利用RF信號實現階梯型腔體相對論磁控管模式切換的研究

《利用RF信號實現階梯型腔體相對論磁控管模式切換的研究》是依託西安交通大學，由劉美琴擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：利用RF信號實現階梯型腔體相對論磁控管模式切換的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：劉美琴
• 依託單位：西安交通大學

中文摘要

用於GW級雷達的微波源要求具備高功率和短脈衝，並且頻率可以調製，以便躲避敵方雷達的跟蹤和探測。申請者利用粒子模擬研究了透明陰極驅動下的A6光滑腔體磁控管的頻率切換特性，採用300kW的射頻輸入信號實現了相鄰模式之間的相互切換，以及採用角向模式轉換器提高了微波轉換效率。本項目重點研究A6階梯型腔體相對論磁控管的模式切換和不同工作模式的微波轉換效率。由於A6腔體相對論磁控管陰極產生的高能電子打到陽極體壁上產生二次電子發射，將會導致A6相對論磁控管中工作模式中心頻率發生變化。本項目進一步研究二次電子發射對A6階梯型相對論磁控管中相鄰模式之間的切換、二次電子和背散射電子發射對模式切換的影響以及模式切換所需的RF信號饋入的技術,從而改善器件的頻率特性和微波轉換效率。本項目的研究結果將為用於GW級雷達系統的相對論磁控管實驗研究提供重要的設計依據和理論指導。

結題摘要

本項目主要研究了用於GW級雷達的高功率微波源A6相對論磁控管採用一種新型的階梯型腔體結構的工作性能。用於GW級雷達系統的高功率微波源要求具備高功率和短脈衝，並且頻率可以調製，以便躲避敵方雷達的跟蹤和探測。基於本項目提出的這種新型的階梯型腔體結構，研究了A6相對論磁控管採用階梯型腔體結構的電子轉換效率、工作模式、輸出功率和頻譜分布。著重研究了A6階梯型腔體相對論磁控管，在考慮陰極產生的高能電子打到陽極壁上產生二次電子和背散射電子發射這一因素下，它的工作模式、輸出功率和頻譜分布以及不同工作模式之間的切換和如何將RF信號饋入至階梯型腔體結構中來達到模式切換所需的外加信號能量。得到了階梯型腔體結構相比於傳統的光滑漸變型結構，能夠提高功率轉換效率至78%。此外，相比與傳統的光滑漸變型腔體結構，其二次電子發射導致相鄰工作模式頻譜改變，功率轉換效率降低以及輸出功率脈衝峰值降低的情況而言，階梯型腔體結構能夠抑制二次電子發射，降低二次電子發射對輸出功率脈衝的影響。採用階梯型腔體結構，可提高功率轉換效率約10%，改善二次電子發射導致的脈衝縮短（約10%），與此同時採用數值模擬研究了二次電子發射時，同一工作模式的不同縱向模式之間模式切換所需能量約180kW。此外還研究選擇和改變A6階梯型腔體磁控管與輸出波導的腔體數目和位置來實現工作在 模式的A6階梯型腔體磁控管的角向模式轉換現象。本項目的研究結果將為用於GW級雷達系統的相對論磁控管實驗研究提供重要的設計依據和理論指導。