發(fā)布時間：2021-09-29 17:01

　　針對W波段大功率折疊波導行波管的技術難點,提出了一種一體式加工的集成極靴式互作用結構,該結構將直角型折疊波導嵌入到極靴中,實現注-波互作用結構與聚焦系統(tǒng)的集成,提高周期永磁系統(tǒng)的聚焦能力,再通過增加陰極發(fā)射的電子注電流,實現功率的提升。文中首先介紹了集成極靴式互作用結構,提供該結構中慢波結構的尺寸參數,計算其色散特性及耦合阻抗曲線,并設計了相應的磁聚焦系統(tǒng)。最終對互作用結構進行仿真模擬,在90～100 GHz頻帶內可獲得高于700 W的飽和輸出功率。帶內飽和增益均小于20 dB,可有效防止自激振蕩的產生,該互作用結構可廣泛應用于級聯功率放大模塊的后級放大器中。 

【文章來源】：微波學報. 2020,36(02)北大核心CSCD

【文章頁數】：5 頁

【部分圖文】：

集成極靴式互作用系統(tǒng)示意圖

單周期直角型折疊波導慢波結構如圖2所示,a為折疊波導寬邊尺寸,其中h1、b1為橫向直波導的長度和寬度,h2、b2為軸向直波導的長度和寬度,rc是電子注通道半徑,p為半周期長度。經仿真計算可知波導寬邊尺寸a、直波導長度h1和h2對慢波結構色散特性影響較大,與直波導相似,寬邊尺寸a直接決定其工作頻率,波導窄邊b1、b2和電子注通道rc的尺寸對耦合阻抗影響較大。使用CST微波工作室中的本征模求解器對慢波結構的色散特性和耦合阻抗進行仿真計算,優(yōu)化后確定直角型折疊波導尺寸如表1所示。色散特性及耦合阻抗如圖3、圖4所示。在90～100 GHz頻帶內相光速比為0.292～0.280,95 GHz 中心頻點處相光速比為0.284,經計算,中心頻點兩側4GHz范圍內色散平坦度因子為1.61%,色散較為平坦,對應的電子注電壓為18.5 kV。耦合阻抗范圍為 3.59～1.49Ω,95 GHz頻點處大小為2.16Ω,相比彎曲型折疊波導慢波結構有所提高。表1 直角型折疊波導慢波結構尺寸 mm a b1 b2 h1 h2 rc p 1.9 0.3 0.4 1.02 0.42 0.15 0.72

表1 直角型折疊波導慢波結構尺寸 mm a b1 b2 h1 h2 rc p 1.9 0.3 0.4 1.02 0.42 0.15 0.72圖4 耦合阻抗

【參考文獻】：
期刊論文
[1]集成極靴式互作用系統(tǒng)及其聚焦磁場的研究[J]. 李飛,郝保良,肖劉,劉濮鯤,王景田,趙建東,邢艷榮.  微波學報. 2014(S1)
[2]折疊波導慢波結構太赫茲真空器件研究[J]. 馮進軍,蔡軍,胡銀富,瞿波,李含雁,唐燁.  中國電子科學研究院學報. 2009(03)



本文編號：3414097