W波段大功率梯形线行波管的设计与仿真.pdf

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1、真空科学与技术学报第34卷第3期294CHINESEJ0URNALOFVACUUMSCⅡNCEANDTECHNo]IGY2014年3月W波段大功率梯形线行波管的设计与仿真胡银富冯进军蔡军邬显平(北京真空电子技术研究所微波电真空器件国家级重点实验室北京100015)DesignandSimulationofW-BandHi．gh-PowerTravellingWaveTubewithLadderCircuitHuYinfu，FengJinjun，CaiJun，WuXianping(BeifingVaaaunElectronicsResearchI

2、nstitute，NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyOnVacuumElectronics，＆100015，Ch／na)AbstractAnoveltypeofdual—in—lineladdercircuittravellingwavetube(TWT)wasdesignedandsimulatedtomeetthesystemrequirementsofW-bandhi【ghpowersourcewithanoutputpowerI>500Wandabandwidthof2GHz．ecol

3、d．testcharacteristicsofthecircuitweresimulatedwithCSTMicrowaveStudio．田lesimulatedresultsshowthatthecir—cuithasrelativelyhighcouplingimpedanceandreasonablywidebandwidth．Inaddition，thecircuitCanbefabricatedbyconventionalmechanicaltechniques．eful1scale3．DcircuitWasmodeledandcal

4、culatedwithsoftwareParticleStudiotopredictthebeam．waveinteractionperformance．1hecalculatedresultsshowthatatanoperationvoltageof21kVandabeamcurrentof4OOmA．theoutputpoweroftheTWTcouldachieve／>500Watafrequencyrangingfrom94．3GHzto97GHzththehighestoutputpowerof740Wandabandwidth(一

5、ldB)over2GHz．KeywordsW—band，Ttunnelladder，TravellingWaveTube，Highpower，Couplingsystem摘要针对w波段2GHz带宽范围内500W以上输出功率的系统应用需求，对一种新型贯通耦合式梯形线行波管进行了分析和模拟设计。通过CSY微波工作室分析了这种贯通耦合式梯形线电路的冷特性参数，结果表明该种电路具有较高的互作用阻抗和一定的工作带宽。对结构参数的加工误差分析表明传统机械加工手段能够满足工程制管的需求。同时利用粒子工作室对该梯形线行波管的三维互作用工作特性进行了模拟计算研究

6、。计算结果表明当工作电压21kV，电流4O0mA时，可以在94．3～97GHz范围内得到500W以上输出功率，最大输出功率740W，一1dB带宽超过2GHz。关键词w波段梯形线行波管大功率耦合装置中图分类号：TN124文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1672—7126．2014．03．19作为大功率微波产生和放大的真空电子器件，其中行波管由于功率量级适中并具有较宽的带宽，在雷达、通信、电子对抗、遥测遥控和精密制导等武受到各研究单位较高的重视。而在w波段一定的器装备中发挥了核心作用_1J。随着材料科学的发带宽内实现大功率输出是

7、行波管发展的一个重要方展、设计仿真能力的加强以及加工制造技术的进步，向之一。目前W波段行波管国际上最先进的水平真空电子器件保持着持续的繁荣和活力_2J。特别是是输出功率约100W，电子效率约为2％一3％l’5J。在毫米波以及太赫兹频段的大功率应用领域，相比W波段行波管目前最为常用的慢波结构主要于固态器件，真空电子器件在高频率、大功率方面将有折叠波导以及梯形线两种，同时也有部分利用交占有绝对的优势。w波段真空电子器件类型则主错双栅、正弦波导、矩形槽波导等慢波结构开展w要包括扩展互作用速调管、回旋管以及行波管等J。波段行波管的相关研究报道[J。通常

8、也将梯形线收稿日期：2013—10-09*联系人：Email：hu~nfu@hotmail．eom真空科学与技术学报第34卷对各结构参数误差分析，发现