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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

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
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  • 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.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61072024,60971072)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-02-29
  • 修回日期:  2014-01-09
  • 刊出日期:  2014-04-05

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

  • 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.

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.

English Abstract

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