W波段螺旋波纹波导回旋行波管注波互作用的非线性分析

薛智浩; 刘濮鲲; 杜朝海

doi:10.7498/aps.63.080201

摘要

回旋行波管是下一代高分辨率成像雷达、高速率远程通信等电子系统首选的高功率电磁波辐射源，在国防安全方面具有重要的战略意义. 研究发现，螺旋波纹波导回旋行波管具有较大的带宽，较高的电子效率及稳定性. 本文从有源麦克斯韦方程组出发，系统地推导了螺旋波纹波导的色散方程及非线性注波互作用理论，数值计算结果与已有的实验报道基本相符. 在此基础上，设计了W波段螺旋波纹回旋行波管，工作电压为80 kV，工作电流为 5 A，中心频率为95 GHz，3 dB带宽约4.5%，饱和增益为52 dB，最大输出功率为142 kW，电子效率达20%–35%. 最后，本文计算了电流、电压及输入功率的改变对W波段螺旋波纹波导回旋行波管输出性能的影响.

关键词:

Abstract

Gyro-TWT is one of the most promising candidates for the transmitter microwave source of the next generation imaging radar; meanwhile, it plays an important role in national security. Gyro-TWT with helical waveguide is capable of generating broad-bandwidth radiation and highly stable. In this paper, we derive the dispersion equation of helical waveguide and the non-linear theory for calculating the beam-wave interaction. Numerical stimulations basically accord with the experimental results. We design a W-band Gyro-TWT operating with a 80 keV, 5 A electron beam, producing an output power of 142 kW with 3 dB bandwidth 4.5%, central frequency 95 GHz, and saturation gain 52 dB. In the end, we calculate the effects of the changes of voltage, current and input power on the output performance of Gyro-TWT.

Keywords:

作者及机构信息

1.
中国电子科技集团公司第五十四研究所, 石家庄 050000;

2.
北京大学信息科学技术学院, 北京 100871

基金项目: 国家自然科学基金（批准号：61072024，60971072）资助的课题.

Authors and contacts

1.
th Institute of Chinese Electronics Technology Group, Shijiazhuang 050000, China;

2.
School of Electronics Engineering and Computer Science, Peking University, Beijing 100871, China

Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 61072024, 60971072).

参考文献

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