W波段空间谐波磁控管研究
发布时间：2022-01-05 09:35
普通磁控管在向毫米波、短毫米波和太赫兹方向发展时,遇到了严重的问题:首先,因磁控管腔体尺寸与波长成正比,随着频率逐渐提高,腔体尺寸将越来越小;其次,直流磁场与波长成反比,波长越短,磁场越高;再次,阴极尺寸小,所需电流密度增大,导致电子回轰很强烈,这将严重影响热阴极的寿命;最后,随着尺寸的缩小,采用隔膜带解决π模磁控管模式分隔问题也难以实现。因此,在毫米波及以上波段,人们提出了许多方法来实现毫米波M型器件的研制,例如同轴磁控管方案、普通磁控管方案、反同轴磁控管方案和空间谐波磁控管方案。其中空间谐波磁控管（SHM）被认为是最有效的设计之一,与π模基波普通磁控相比,空间谐波磁控管可以增大谐振腔尺寸,降低工作磁场,并有效提高模式分隔度。国内目前尚无W波段磁控管工程化产品报道,对于空间谐波磁控管的研究还处于起步阶段,基于此,本文详细地分析与研究了W波段非π模空间谐波磁控管的作用机理与工作特性,提出了W波段空间谐波磁控管优化设计的基本思路,对空间谐波磁控管的工作效率进行了比较系统的理论分析,一定程度上填补国内空间谐波磁控管的理论空缺。论文主要内容如下:首先,论文系统地分析了无隔模带谐振系统中多模瞬...
【文章来源】：中国电子科技集团公司电子科学研究院北京市
【文章页数】：168 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
电磁波谱图
[1-6]。图1.2 不同海拔高度大气平均衰减与频率的关系在真空电子器件领域产生W波段高功率辐射的器件主要有回旋器件、O型器件和M型器件。回旋型器件工作时，一般选用谐波工作方式，需要较高的工作磁场，从而导致体积重量较大；O型器件由于受到慢波结构尺寸的限制，功率随频率急剧下降，功率容量低，要实现kW级功率输出相当困难；M型器件中磁控管是一种振荡器件，它存在相位特性差、噪声系数高等问题，但W波段磁控管是一种脉冲功率大、体积小、重量轻、结构简单的电真空器件，是一种性价比非常高的W波段微波源。1.2 研究背景和意义W 波段磁控管是一种可以实现短毫米微波射频输出的电真空器件，它具有电压低、功率高、体积小、结构简单的优点
波段 O 型器件主要包括 W 波段行波管和 W 波段速调管。W 波折叠波导慢波结构，具有高效率、宽带宽的优点，但是功率容百 W 量级，可作为 W 波段放大链路前级或者功率要求偏小的管一般采用扩展互作用技术，也称为 W 波段 EIK，具有高功益和宽带宽的优点，最大脉冲功率可达 2kW，增益高达 45dB5%，是一种优质的 W 波段微波源，它的缺点是工艺难度大、制造价比要求高的场合受限。波段 M 型器件主要指 W 波段磁控管，作为一种正交场器件，它轻、电压低、功率高、结构简单的优点。但磁控管是一种振荡特性差、噪声系数高等问题。它的优点主要表现为：小，重量轻。W 波段磁控管的外形尺寸一般小于 100mm×100mm在 0.5-2.0kg 之间。乌克兰射电天文研究所研制的 1kW 小型化积仅为 50mm×50mm×90mm，如图 1.3 所示，其重量为 0.46kg，重量仅为 0.35kg 。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ka波段冷阴极磁控管启动特性研究[J]. 黎深根,闫铁昌,李凤玲,杨金生. 微波学报. 2018(01)
[2]M型微波器件中阴极的电子回轰与二次发射[J]. 张兆镗. 真空电子技术. 2017(03)
[3]MPCVD法合成硼掺杂金刚石薄膜的次级发射性能[J]. 李莉莉,丁明清,高玉娟,邵文生,冯进军. 中国空间科学技术. 2017(02)
[4]冷阴极技术及其在大功率真空电子器件中的应用[J]. 于彩茹,刘京,王琦龙,狄云松,朱卓娅,张晓兵,雷威. 太赫兹科学与电子信息学报. 2016(01)
[5]场发射阴极及其应用的回顾与展望[J]. 李兴辉,白国栋,李含雁,丁明清,冯进军,廖复疆. 真空电子技术. 2015(02)
[6]MPCVD金刚石膜沉积技术及金刚石膜材料在微波电真空器件中的应用[J]. 唐伟忠,丁明清,李莉,冯进军. 真空电子技术. 2014(05)
[7]石英钟罩对MPCVD金刚石膜沉积的影响[J]. 李莉莉,丁明清,潘攀,胡健楠,冯进军. 人工晶体学报. 2014(10)
[8]W波段脉冲磁控管高频系统设计和研究[J]. 黎深根,杜波,杨金生. 真空电子技术. 2014(03)
[9]Ka波段磁控管冷阴极技术研究[J]. 黎深根,李凤玲,杨金生. 真空电子技术. 2014(03)
[10]W波段空间谐波磁控管π/2模品质因数的计算[J]. 杜波,杨金生,黎深根. 真空电子技术. 2014(01)
博士论文
[1]微波管中抑制栅电子发射及其冷阴极的探索[D]. 蒋军.中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所） 2006
硕士论文
[1]冷阴极电子枪的设计及应用研究[D]. 杜小飞.东南大学 2017
[2]S波段可调谐轴向输出相对论磁控管的研究[D]. 史迪夫.国防科学技术大学 2012
本文编号：3570115
【文章来源】：中国电子科技集团公司电子科学研究院北京市
【文章页数】：168 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
电磁波谱图
[1-6]。图1.2 不同海拔高度大气平均衰减与频率的关系在真空电子器件领域产生W波段高功率辐射的器件主要有回旋器件、O型器件和M型器件。回旋型器件工作时，一般选用谐波工作方式，需要较高的工作磁场，从而导致体积重量较大；O型器件由于受到慢波结构尺寸的限制，功率随频率急剧下降，功率容量低，要实现kW级功率输出相当困难；M型器件中磁控管是一种振荡器件，它存在相位特性差、噪声系数高等问题，但W波段磁控管是一种脉冲功率大、体积小、重量轻、结构简单的电真空器件，是一种性价比非常高的W波段微波源。1.2 研究背景和意义W 波段磁控管是一种可以实现短毫米微波射频输出的电真空器件，它具有电压低、功率高、体积小、结构简单的优点
波段 O 型器件主要包括 W 波段行波管和 W 波段速调管。W 波折叠波导慢波结构，具有高效率、宽带宽的优点，但是功率容百 W 量级，可作为 W 波段放大链路前级或者功率要求偏小的管一般采用扩展互作用技术，也称为 W 波段 EIK，具有高功益和宽带宽的优点，最大脉冲功率可达 2kW，增益高达 45dB5%，是一种优质的 W 波段微波源，它的缺点是工艺难度大、制造价比要求高的场合受限。波段 M 型器件主要指 W 波段磁控管，作为一种正交场器件，它轻、电压低、功率高、结构简单的优点。但磁控管是一种振荡特性差、噪声系数高等问题。它的优点主要表现为：小，重量轻。W 波段磁控管的外形尺寸一般小于 100mm×100mm在 0.5-2.0kg 之间。乌克兰射电天文研究所研制的 1kW 小型化积仅为 50mm×50mm×90mm，如图 1.3 所示，其重量为 0.46kg，重量仅为 0.35kg 。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ka波段冷阴极磁控管启动特性研究[J]. 黎深根,闫铁昌,李凤玲,杨金生. 微波学报. 2018(01)
[2]M型微波器件中阴极的电子回轰与二次发射[J]. 张兆镗. 真空电子技术. 2017(03)
[3]MPCVD法合成硼掺杂金刚石薄膜的次级发射性能[J]. 李莉莉,丁明清,高玉娟,邵文生,冯进军. 中国空间科学技术. 2017(02)
[4]冷阴极技术及其在大功率真空电子器件中的应用[J]. 于彩茹,刘京,王琦龙,狄云松,朱卓娅,张晓兵,雷威. 太赫兹科学与电子信息学报. 2016(01)
[5]场发射阴极及其应用的回顾与展望[J]. 李兴辉,白国栋,李含雁,丁明清,冯进军,廖复疆. 真空电子技术. 2015(02)
[6]MPCVD金刚石膜沉积技术及金刚石膜材料在微波电真空器件中的应用[J]. 唐伟忠,丁明清,李莉,冯进军. 真空电子技术. 2014(05)
[7]石英钟罩对MPCVD金刚石膜沉积的影响[J]. 李莉莉,丁明清,潘攀,胡健楠,冯进军. 人工晶体学报. 2014(10)
[8]W波段脉冲磁控管高频系统设计和研究[J]. 黎深根,杜波,杨金生. 真空电子技术. 2014(03)
[9]Ka波段磁控管冷阴极技术研究[J]. 黎深根,李凤玲,杨金生. 真空电子技术. 2014(03)
[10]W波段空间谐波磁控管π/2模品质因数的计算[J]. 杜波,杨金生,黎深根. 真空电子技术. 2014(01)
博士论文
[1]微波管中抑制栅电子发射及其冷阴极的探索[D]. 蒋军.中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所） 2006
硕士论文
[1]冷阴极电子枪的设计及应用研究[D]. 杜小飞.东南大学 2017
[2]S波段可调谐轴向输出相对论磁控管的研究[D]. 史迪夫.国防科学技术大学 2012
本文编号：3570115
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