W波段寬擴展互作用速調管諧振系統研究

　　針對在高頻率、高效率、低磁場(chǎng)以及低電壓工作方面具有自身獨特優(yōu)勢的擴展互作用速調管( EIK) 諧振系統進(jìn)行了研究，主要目的是在保持其已有優(yōu)勢的情況下增加帶寬。在EIK 諧振系統研究的基礎上，通過(guò)優(yōu)化慢波結構和諧振腔來(lái)達到增加其帶寬的目的。在此基礎上完成了帶寬為2.8 GHz，工作在2P模式的寬帶EIK 諧振系統設計。

　　W波段作為毫米波大氣窗口之一，位于毫米波到亞毫米波的結合區域，其在新一代寬帶通信、空間通訊、精確制導、數據轉發(fā)以及高分辨率雷達等方面有著(zhù)廣泛的應用。能否發(fā)展出一種結構緊湊、高功率密度的小型化W 波段放大器對該頻段的發(fā)展和應用具有重要意義。同時(shí)，這也是真空電子技術(shù)向亞毫米波甚至太赫茲頻段擴展的必經(jīng)之路。目前,真空電子技術(shù)領(lǐng)域的W 波段高功率放大器主要是由行波管來(lái)實(shí)現，行波管連續波輸出功率水平在幾十瓦左右，脈沖功率可以達到千瓦級。對于行波管來(lái)說(shuō)，由于受到互作用電路尺寸的限制，慢波結構較長(cháng)，同時(shí)功率容量有限，要實(shí)現千瓦級至數十千瓦級的連續波輸出相當困難。

　　擴展互作用速調管(EIK) 在寬頻帶、高頻率、高效率、低磁場(chǎng)以及低電壓工作方面，具有自身獨特優(yōu)勢，可以實(shí)現小型化，其在導彈導引頭、地面和空間高分辨雷達系統、寬帶通信等方面具有廣泛的應用空間。目前加拿大CPI 公司在W 波段已實(shí)現峰值功率3 kW，連續波功率100 W 的EIK 管型。為獲得寬帶EIK，通常是在同一個(gè)腔體內引入多間隙結構，使得EIK工作在多個(gè)模式，有報道稱(chēng)采用這種方式的95 GHz 寬帶多模EIK 的工作帶寬可達到2.25GHz。

　　本文對EIK 進(jìn)行了研究，通過(guò)對擴展互作用諧振腔中兩個(gè)主要因素: 慢波結構和諧振腔的研究，指出了可通過(guò)優(yōu)化慢波結構和諧振腔來(lái)增加其帶寬的方法。在此基礎上完成了帶寬為2.8GHz，工作在2P模式的寬帶EIK 諧振系統設計，對諧振系統的理論與仿真結果一致，滿(mǎn)足設計指標。

結論

　　本文針對W 波段寬帶EIK 諧振系統進(jìn)行了研究，通過(guò)采用準周期結構，實(shí)現了W 波段的寬帶EIK 諧振系統，同時(shí)指出了增加帶寬對慢波電路的耦合阻抗和整管工作效率的影響。在此基礎上對具有耦合輸入結構的EIK 諧振系統進(jìn)行了仿真，結果表明該諧振系統的帶寬達2.8GHz，滿(mǎn)足工作帶寬大于2GHz 的W 波段EIK 設計指標。目前加工圖紙已交加工方，待完成后進(jìn)行實(shí)驗測試。