基于离轴高增益速调管的x波段高功率合成技术研究

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1、物理学报ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．23(2014)238405基于离轴高增益速调管的X波段高功率合成技术研究冰占昌和)2)十李天明)蒙林)’李正红2)吴洋2)邵剑波3)1)(电子科技大学物理电子学院，成都610054)2)(中国工程物理研究院应用电子学研究所，高功率微波技术重点实验室，绵阳621900)3)(西南科技大学理学院，绵阳621010)(2014年7月9日收到；2014年7月30日收到修改稿)为了克服强流高增益速调管放大器中的自激振荡和适应低阻抗脉冲功率源发展的需要，利用高阻抗X波段五腔高增益速调管放大器进行了离轴八注八管高增益速调管功率合成技术研究，在频率为9．

2、47GHz、模拟输出功率为284Mw、增益为51．6dB和效率为35．5％条件下，该器件整管微波输出稳定．在三维模型中，在离轴54mE条件下该器件的微波输出特性稳定．基于实验室现有4．5T(长1．1m，室温孔径为150mE)超导磁体，进行了八注八管高增益速调管的整管模拟，每个器件实现284MW的微波输出．最后，为实现GW级功率输出，利用HFSS软件设计了用于离轴八注八管高增益速调管功率合成的八合一功率合成器，将该合成器同八注八管高增益速调管结合，模拟得到功率为1．84Gw、增益为50．7dB、效率为28．8％的微波输出．关键词：高增益相对论速调管，多注速调管，功率合成PACS：84．40．Fe

3、，85．40．_e，41．20．一q，41．20．JbDOI：10．7498／aps．63．238405子束的运动进行了相应研究，研究结果表明离轴的器件同样可以正常工作[6】．最后为了实现GW1引言级功率输出，利用HFSS软件设计了八合～功率合在过去的几十年，由于相对速调管放大器件成器，结合八合一功率合成器进行八注八管高增(relativisticklystronamplifier，RKA)具有高功率、益RKA整体模拟，得到了功率为1．84GW、频率为高频率、高稳定性等优点[1]’所以被广泛应用在加9．47GHz的微波输出功率、整管增益为50．7dB、效速器、高功率雷达、新型通信系统等领域[2

4、]．但是率为28．8％．随着应用需求的发展，常规结构RKA在向更高峰值功率与工作频率的方向发展时出现了一些无法2高阻抗X波段高增益速调管放大器克服的困难[0，刮．针对高峰值功率与工作频率的2．1二维(2D)模型需求，本文开展了类似多注RKA[]的多注多管高增益RKA的高功率合成技术研究．针对强流高增如图1所示，通过提高器件二极管阻抗，使得益速调管放大器中的自激振荡问题，通过改变器件器件内电子束流强低于速调管放大器自激振荡的二极管阻抗，使得器件内电子束流强低于速调管放起振电流，设计了一个高阻抗(800)的X波段五大器自激振荡的起振电流，本文设计了一个高阻腔高增益RKA器件以克服强流高增益RKA中

5、的抗(800Q1的X波段五腔高增益RKA器件．同时自激振荡，器件包括一个输入腔、三个中间腔和一为了适应低阻抗脉冲功率源发展的需要，对离轴电个四腔圆盘加载波导输出腔．国家自然科学基金(批准号：60501013)资助的课题十通讯作者．E—mail：zhanchanghe1989@163．COrn@2014中国物理学会ChinesePhysicalSocietyttp：／／wulixb．iphy．ac．c礼238405—16

6、物理学报ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．23(2014)238405速调管的输出微波利用八合一功率合成器进行功率合成，获得了功率为1．84GW、增益为50．7dB

7、、效率为28．8％的微波输出．参考文献SerlinV．FridemanM1994IEEETrQns．PlasmaSci．22692BenfordJ，SwegleJ1992HighPowerMicrowave(2ndEd．)(NewYork：TaylorandFrancisGroup)pp3582图16离轴八注八管高增益RKA加功率合成器的截BarkerRJ，SchamilogluE(translatedbyLiuGZ，Zhou面图ZM12005HighPowerMicroci)ave~ource8andTech—nologies(Beijing：TsinghuaUniversityPress)

8、pp5763(inChinese)[巴卡RJ，谢米洛格鲁E著(刘国治，周传明2．0译)2005高功率微波源与技术(北京：清华大学出版社)第■57—63页11．84GWFriedmanM．KrallJ1988J．App1．Phys．5533531．5≥SunP，DingYG，ZhaoD2007HighPowerLaserParti—0cleBeams19807(inChinese)f孙鹏，丁耀根，赵