140 GHz大功率交错双栅行波管的设计和模拟研究  被引量:4

Design and simulation of 140 GHz high power staggered double vane traveling-wave tube

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作  者:赖剑强[1] 魏彦玉[1] 许雄[1] 沈飞[1] 刘洋[1] 刘漾[1] 黄民智[1] 唐涛[1] 宫玉彬[1] 

机构地区:[1]电子科技大学物理电子学院,微波电真空器件国家级重点实验室,成都610054

出  处:《物理学报》2012年第17期545-552,共8页Acta Physica Sinica

基  金:国家杰出青年科学基金(批准号:61125103);国家自然科学基金(批准号:60971038);中央高校基本科研业务费(批准号:ZYGX2009Z003)资助的课题~~

摘  要:采用交错双栅结构,结合带状电子注,研究了一种工作在140 GHz频段的大功率行波管.本振模数值计算表明该结构具有良好的色散特性和耦合阻抗.针对所采用的慢波结构,提出了慢波过渡结构、输入输出耦合器和集中衰减器,保证了行波管的良好工作.利用三维大信号模拟计算的方法得到的结果显示,当电子注直流功率为5.115 kW,输入信号功率为0.1 W时,所研究的行波管能在132—152 GHz范围内提供大于300 W的峰值功率,其中在138 GHz时得到最大功率546 W,对应增益为37.37 dB.当在0.027—0.46 W内调节输入信号功率,可以保持该行波管在128—152 GHz频带内得到大于440 W的峰值功率,对应的电子效率大于8.6%.结果显示该行波管将在大功率短毫米波领域具有重要意义和潜在应用价值.Staggered double vane slow wave structure (SWS) and sheet electron beam are employed to investigate a 140 GHz high power traveling wave tube. Numerical calculation of eigenmode shows that the SWS has a good characteristic of dispersion and interaction impedance. The transition structure, input/output coupler and concentrated attenuator are especially proposed for the circuit to ensure that the tube will work well. Particle-in-cell simulation results demonstrate that the traveling wave tube can provide over 300 W of peak power in a frequency range of 132-152 GHz with a maximum of 546 W and a corresponding gain of 37.37 dB at 138 GHz assuming a beam power to be 5.115 kW and input power to be 0.1 W. The output power of the tube can exceed 440 W in a frequency range of 128-152 GHz with a corresponding interaction efficiency of over 8.6% when the input powers range from 0.027 W to 0.46 W. Such a traveling wave tube has a great significance and a potential application in high power short millimeter wave field.

关 键 词:交错双栅 行波管 带状电子注 140 GHZ 

分 类 号:TN124[电子电信—物理电子学]

 

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