犓犪波段扩展互作用速调管的设计 - 强激光与粒子束.pdf

第 卷第 期 强 激 光 与 粒 子 束 ， ２６ ６ Ｖｏｌ．２６ Ｎｏ．６ 　 　 年 月 ， ２０１４ ６ ＨＩＧＨ ＰＯＷＥＲＬＡＳＥＲＡＮＤＰＡＲＴＩＣＬＥＢＥＡＭＳ Ｊｕｎ． ２０１４ 　 　 犓犪波段扩展互作用速调管的设计 钟 勇， 王 勇， 张玉文 　 　 　 　 （中国科学院 电子学研究所，高功率微波源与技术重点实验室，北京 １００１９０） 摘 要： 利用粒子模拟（ ）三维软件，在 波段，采用扩展互作用谐振腔技术和谐振腔加载技术来实 ＰＩＣ Ｋａ 　　 　 　 现高增益和宽频带，对扩展互作用速调管进行了设计和粒子模拟仿真，同时采用二维电子光学软件 ＥＧＵＮ对 电子枪和聚焦系统进行了设计和优化，聚焦系统使用的是钐钴永磁聚焦。在工作电压 ９ｋＶ，束流 ０．１５Ａ的条 件下，输入功率为 时，中心频率 ， 带宽为 ，最小增益为 ，得到效率为 ２００ｍＷ ３５．５ＧＨｚ ３ｄＢ ４１０ＭＨｚ ３２．５ｄＢ ２６％，其平均功率为 ３５５Ｗ。 关键词： 扩展互作用速调管； 带宽； 中心频率； 平均功率 　　 　 　 　 　 中图分类号： 文献标志码： ： ／ ＴＮ１２２ Ａ 犱狅犻１０．１１８８４ＨＰＬＰＢ２０１４２６．０６３０３３ 　　 　 　　　　 　 　　 　　随着设计和工艺水平的提高，电真空器件在不断向高峰值功率、高频率、高效率、宽频带和结构紧凑的方向 ［ ］ １３ 发展 。要解决高频段增益和带宽问题，采用扩展互作用速调管的方法，具有宽频带的优点，其尺寸更紧凑， 工作更加可靠。目前，工作在大气窗口频率的电真空器件，尤其是扩展互作用放大器和振荡器的研究十分热 门，ＣＰＩＣａｎａｄａ公司、俄罗斯科研生产联合体 ＩＳＴＯＫ公司和法国的ＴＥＤ公司已经在毫米波和太赫兹频段有 大量的产品问世，并且在很多方面都有应用，如在空间雷达系统、卫星通信系统、电子对抗系统、安检、医疗辐照 ［ ］ ４９ 和大气云层分析等方面 。我国在扩展互作用速调管的研究起步晚，虽然目前已有一些单位在毫米波领域从 事这类器件的研制，但是进展缓慢。由于该器件受制于设计水平、工艺流程技术、冷测技术和微加工技术，所以 要加大攻关力度，力争早日实现扩展互作用器件的国产化，满足未来需求。本文拟在大气窗口３５．５ＧＨｚ频率 处设计一只扩展互作用速调管，在工作电压 ９ｋＶ、束流０．１５Ａ的条件下，对其整管进行设计和粒子模拟。 １ 三间隙休斯结构耦合腔结构和理论 　 ［ ］