W波段高频输出窗仿真与实验研究.pdf

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1、第33卷第8期真空科学与技术学报2013年8月CHESEJOURNALOFVACUUMSCIENCEANDTECHNOLOGY791W波段高频输出窗仿真与实验研究杨修东王树忠阮存军赵鼎张长青(中国科学院电子学研究所中国科学院高功率微波源与技术重点实验室北京100190)SimulationandExperimentalStudyofW-BandHi【ghFrequencyOutputWindowYangXiudong，WangShuzhong，RuanCunjun，ZhaoDing，ZhangChangqing(KeyLaboratoryofHighPowerMicraw

2、aveSourcesandTechnologies，InstituteofElectronics，ChineseAcademyofSc／ences，100190，China)Abstractnlecharacteristicsofthew-bandhighfrequencyoutputwindowwasmodeled，simulated，andmeasured．Theinfluenceofthethreekeystructuralparameters，includingthecircularwaveguide，windowthickness，andwindowdi—ame

3、ter，onthecharacteristicswasevaluated．esimulatedresultsshowthatthevoltagestandingwaveratios(vswR)ofthewindowinthe94．21—94．76GHzra／lgeandthe94．34～94．64rangealebelow1．2and1．1，respectively，andnoghostmoderesonancewasobservedintheoperatingfrequencyrange．nlethicknessoftheceramicwindowwasfoundtos

4、tronglyafectthecharacteristics．ThesimulatedtemperatureandstressdistribufionsonthewindowwithASYsTshowthatthehighesttemperature，l17℃，andstress，144MPa，locateatthecenterandedges，respectively．measuredVSWRWasbelow1．2inthe94．13～94．60range．withthesmallestV0f1．06at94．40GHz．KeywordsW—band，Outputwin

5、dow，Electromagneticsimulation，Cold—testexperiment，Thermodynamicsanalysis摘要研究了w波段高频输出窗的工作特性及三个关键结构尺寸对工作特性的影响规律。结果表明，驻波比小于1．2的频带为94．21～94．76GI-Iz；驻波比小于1．1的频带为94．34～94．64GHz；工作频带内无谐振模式；窗片厚度对工作特性影响最大。热力学分析显示，温度最高点和应力最大点分别位于陶瓷窗片中心和边缘；最高温度和最大应力分别为ll7℃和144MPa。研制并测试了w波段高频输出窗测试结果表明，驻波比小于1．2的频带为94．

6、13～94．60GHz，驻波比最小值为1．06，对应的频率为94．40GI-Iz。关键词w波段输出窗电磁仿真冷测实验热力学分析中图分类号：TN122文献标识码：Adoi：10．．issn．1672—7126．2013．嬲．13大功率速调管通过电子注与高频场的相互作用键部件之一。输出窗的主要功能是将速调管产生的将直流能量转化为高频能量，具有高输出功率、高增微波功率通过矩形波导等传输线传输到天线等负益、长寿命、高稳定性等特点⋯1。带状束电子注降低载，同时分离管内的高真空环境和大气环境_5I6J。了空间电荷效应，扩大了互作用区域，在低电压下能输出窗的性能包括驻波．频率特性、插入

7、损耗、和能获得大的电流，带状注器件具有更高的功率输出和承受的功率容量等，对器件和系统的工作频率、输出发展潜力[2-4]。在速调管中，电子注与谐振腔高频功率、带宽、可靠性和寿命等具有重要影响。输出窗场互作用产生的微波能量通过耦合手段输送给负结构中，起主要作用的是介质片，一方面是应具有良载。好的机械性能以减小结构在工作状态时的尺寸变化输出窗是解决高频能量输出和维持器件自身高带来工作特性改变；另一方面，微波从管内经过窗片真空度之间的相互矛盾而出现的，是大功率微波电传输至自由空间的过程中，阻抗失配产生的反射应真空器件、加速器和其它大功