三模重叠双间隙耦合腔型输出回路的仿真设计强激光与粒子束.PDF

　第 19 卷 　第 7 期 强 激 光 与 粒 子 束 Vol . 19 ,No . 7 　 　2007 年 7 月 H I GH PO W ER L A SER AND PA R T ICL E B EA M S J ul . ,2007 　 文章编号 : 　100 14322 (2007) 三模重叠双间隙耦合腔型输出回路的仿真设计 1 ,2 1 1 1 刘志刚 , 　张兆传 , 　丁耀根 , 　李现霞 ( 1. 中国科学院 电子学研究所, 北京 100080 ; 　2 . 中国科学院 研究生院, 北京 100039) 　　摘 　要 : 　为扩展速调管输出回路的带宽 ,进一步分析了双间隙耦合腔的模式重叠理论 ,说明了实现三模 重叠的可能性 ,采用等效电路法计算了三模重叠双间隙耦合腔型输出回路的阻抗频率特性 。以中心频率 3 GHz 的输出回路为例 ,建立了 3 维计算模型 ,给出了设计这种输出回路的步骤和结构参数 。用场分析法计算 了间隙阻抗频率特性 ,结果表明:此输出回路 2 dB 相对带宽接近 15 % ,加载滤波器后 1. 5 dB 相对带宽可达 193 % 。 　　关键词 : 　高功率微波 ; 　三模重叠 ; 　双间隙耦合腔 ; 　速调管 ; 　输出回路 ; 　间隙阻抗 　　中图分类号 : 　TN 122 ; 　TN 815 　　　　文献标识码 : 　A 　　速调管是现代雷达应用最广泛的微波功率放大器之一 , 由于采用谐振型高频电路 ,速调管通常被认为是窄 带器件 。随着高频输出功率的增加 ,速调管作为宽带大功率放大器的潜力 日益被人们认识[ 1] 。宽带速调管的 实际工作带宽很大程度上取决于输出回路的频率特性 。目前 ,展宽速调管输出频带技术中 ,最突出的是采用重 叠模工作的双间隙耦合腔型输出回路 ,这种输出回路可以在较低的功率电平上获得较宽的带宽[2 ] 。文献[ 3 ]提 ( ) 出了扩展重叠模双间隙腔型输出回路带宽的新途径 , 即采用三个模式重叠 ,并采用等效电路法 ECM 对 L 波 ( ) 段三模重叠双间隙耦合腔型输出回路 T TCC 的间隙阻抗特性作了计算 ,预言了这种输出回路的宽频特性 。 　　本文深入分析了 T TCC 的等效电路理论 ,建立了 CST M W S 3 维计算模型 ,设计了 T TCC ,给出了结构参 数 ,利用 3 维计算方法 ———场分析法[45 ] ( FA M) 计算了 T TCC 间隙阻抗特性 ,分析了耦合缝角度 、表征间隙长 度的参量及耦合口到膜片的几何长度对间隙阻抗特性影响 。 1 　微波等效电路理论模型 　　图 1 给出了双间隙耦合腔型输出回路的结构示意图 ,其中 t 为壁厚, r 为漂移管半径, r0 为谐振腔半径, rd 为漂移头半径 , rs 为耦合槽圆弧半径 , P 为两腔间隙距离 , he