回旋速调管外接模式转换器研究

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回旋速调管TE_(01)-HE_(11)模式变换器

ＡｓａｔＧｏｔｏｆｕａｏｆａ０５ＨＩ０１Ｉｍｏｅｃｎｅｅｒｙｏｌｓｏｂｉｄｔｒｌｅｏａａｂｔｃ：ｅｍｅｙｃｎｇｒｉｏ３．Ｇｚ，ｌＥ１ｄｖｒｒｏｒｋｌｉｏｔｎａｚｐｍｌｒｒｉｔｎＥ－ｏｔｆＧｙｒｓａｅｏｅｉｎ
２Ｃｌｇｏｐｔ．ｏｅｅｏｍｕｒ＆／ｃｎｅｎ／ｙ，ｏｔｗｓＵａｅ／ｆｒＮｔｎ／／，￣ｎ，，Ｓｃｕｎ６０４，ｈｎ）ｌｆＣｅｅｅｄＴｃｏｇＳｕｈｅｒｖｓｙｏａｏａ／ｓＣｇａ，／ａ１０１Ｃｉｎａｈｏｔｒｔ／ｔｅｈａ
ｃｎｅ￣ｒａｔｅｙｗｅｌｉｃｎｅｓｏｏｖｌｅｃｓｖｒｌｎｖｒｉｏｏｎｆ１ｔｏＨＥｎｄｅ．ｍｏ
Ｋｙｗｒｓｇｒｌｓｏ；１ｌ；ｄｏｖｒｏ；ｏｐｅａｅｅｕｔｎｅｏｄ：ｙｏｙｔｎ Ⅱ 一１ｍｏｅｃｎｅｉｎｃｕｌｗｖｑａｏｓｄｒＨＥｓｄｉ
ＨｉＦｅｕｎｙＳｒｃｒＳｍｌｏ（ＦＳ．ｅｕｓｈｗａｃｍｐｘ１ｌ脏Ｉｍｏｅｃｖｒｒｏｓｔｇｏｔｏｃｎｅｔｓ曲ｒｑｅｃｔｔｅｉｕａｒＨＳ）ＲｓｌｏｔｔｏｌＥ１１ｄｏｅｅｎｉｉｆｈｔｖａｒｕｕｔｔｓｈｅ一ｎｔｃｓｎｅｗｏ＇ｅ
ｈｓａｔｎｆｒｎｆｃｅｃｆｏｅ７ｗｉｉａｄｄ％ａｒｑｅｃ０．ＧＨｚＴｓｉｄｃｔｓｔａｈｏｌｘｍｏｅａａｓｏｍｉｇｅｉｙｏｖｒ９％ｒｉｎｔｎｂｎｗｉｔｏ１ｈｈｆｔｆｅｕｎｙ３５．ｅｔｎｉａｅｈｔｔｅｃｍｐｅｄ

TE_(01)-TE_(11)模式变换器的迭代设计方法

ＴｏＴ１式变换器的迭代设计方法ＥｒＥ。模
王强１，周海京。杨春李彪。赫英毅，２，，，
（．清华大学工程物理系，１北京１０８；２００４．中国工程物理研究院电子工程研究所，四Ｊｉ阳６１０；ｌ绵２９０３．北京应用物理与计算数学研究所，京１０９）北００４
系数等于波型参数乘以曲率。
ＴＥＴＥ模式变换器传统设计方法为相位重匹配法，微扰结构曲率分布为。。
ｐｚ～（ｃｓｏ
…
２７ｚｒ
，
］ｅｎ］Ｃｎ－ｚ［－３［］ｓｉｓｉ
］，，１为模式［和Ｅ］间的拍频波长，ｍ］ｍ之为重匹配系
式中：，代表正向和反向传播模式幅度；一ａ卢）为传播常数，衰减常数，相位常数；，为ＡＡ～）＋ｊ，，，ａ为为ｃＣ同向和反向耦合系数，圆波导耦合系数推导见文献［ —］从耦合系数的表达式可以看出，７８，Ｃ，ｍＪ即耦合一Ｃ￣０Ｔ，ｎ
ｌ传统设计方法
非均匀过模波导的分析和设计常采用耦合波理论＿，线弯曲耦合波方程组为］４【轴
｛一ｙｊｃＡ＋：ＴＩ一Ⅲ ， ∑（，ｃＡ），一Ａ，．
ｄｚ一
…
（）１
一， ∑（，－，ｅｌ一ｙ二ｊｃＡ４Ｔ一＋Ａ：（Ａ）

高功率速调管TE11-HE11模式变换器的设计及实验验证

ｘＦｒ一Ｂ］＝
或者ＲΒιβλιοθήκη ［Ｂ。一Ｆ。］，
ＩＥｒ＋Ｂ］＝
Ｒ
［Ｂ＋Ｆ］
（３）
Ｐ［Ｊ＋Ｐ］一ｔ［Ｐ－门ｊ — ｌＪ＋２ＥＰＩ＋］一ＰＥ］１一Ｐ］２［／＋Ｐ－ｉＰ］１Ｉ］ｊ］ｊ
ａｒｅａＩＩ
Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆ
（Ｆｉｌ一
在 Ⅱ区有
耋（
㈩
ｃｉｒｃｕｌａｒｗａｖｅｇｕｉｄｅｊｕｎｃｔｉｏｎ
图１圆波导突变结构示意图
摘
要：基于模式匹配法编制了分析内壁刻槽ＴＥ一ＨＥ圆波导模式变换器数值计算程序；采用该程序
为工作频率为３０．５ＧＨｚ的高功率速调管设计了一半径为１６ｍｍ的ＴＥ一ＨＥ模式变换器。计算表明该变换器在２．６％的带宽内转换效率在９８．８以上，实验结果表明该变换器性能良好。关键词：高功率微波；速调管；模式变换；模式匹配
的ＴＥ一ＨＥ模式变换器并进行实验验证。
１规则圆波导突变结构模式匹配法
首先简要叙述模式匹配算法在规则波导突变结构中的应用。如图
１所示，圆波导突变结构两侧的区域分别用Ｉ和 Ⅱ表示，其中的入射和

回旋速调管变周期TE01-TE11模式变换器

摘
要：针对蛇形圆波导变换器尺寸大和带宽窄的不足，出了变周期蛇形圆波导模式变换器，提以实现
ＴＥ，Ｔ模式的高效率转换。根据耦合波方程，制了优化计算程序，工作于３．Ｈｚ半径为１ｉ。到Ｅ编对０５Ｇ、６１ｍＴ的变周期以及传统蛇形变换器几何结构分别进行了优化计算，到了可实现最高模式变换效率的几何参量。得计算结果表明：统结构变换器最优长度长达１０６９传５．７ｍｍ，换效率９．，Ｏ以上转换带宽也仅为转８１９３３；．变周期变换器最优长度为７９５ｌ转换效率为９．，０以上转换带宽为５９。变周期结构相６．３ｍｉ，ｌ９３９％．对于传统结构的模式变换器具有尺寸小和带宽宽的明显优势。测试表明所提出的模式变换器具有良好的模式变 Nhomakorabea性能。
关键词：回旋速调管；模式变换器；变周期结构；宽带
中图分类号：Ｔ１．Ｎ８１７文献标志码：Ａｄｉ１．７８ＨＰＰ２１２０．１５ｏ：０３８／ＬＢ０２４９２５
＾ＷＥｐ，］ｍｍｑＡＷ［・１１ｍｐ］ＡＷ［１１ｍ２ｍ “ ，２］

回旋速调管TE11-HE11模式变换器设计

1
复功率守恒技术求解波导不连续电磁场问题的方法[6]
如图 1 所示，圆波导 1 和圆波导 2 在 AA＇处形成突变结构。两侧的区域分别用 1 和 2 表示，这两个区
### 域中的入射波（朝向突变面）的模式幅值分别用 a 和 b 表示，散射波（背向突变面）的模式幅值分别用 a
和 b 表示，左边波导的入射功率为 P1，右边波导出射功率为 P2。
S0
(6)
其中， S0 为突变处半径较小波导的横截面。求解(4)，(5)和(6)式就可以得到代表波导中模式耦合情况的单级 S 参数矩阵[S]。如果要计算多个以上类似的突变结构的 S 参数矩阵，只需将将任意多级 S 参数矩阵及相邻突变结构间的均匀波导结构的传输参数矩阵相互级联,计算出包含整个结构的参数矩阵即可。此传输参数矩阵为一元素为 e l 的对角阵，其中的第 n 个元素表示第 n 个模式电磁波传输距离 l ，即波从一个突变结构处传播到下一个突变结构处时所发生的相位和幅度的改变。无损耗时， n j n l ，其中 n 为均匀波导中第 n 个模式电磁波的传播常数。
2
数值计算及结果
所研究的 30.5GHz 模式变换器结构为一内壁刻槽圆波导，其内壁（内壁半径为 16mm）上的槽深从二分
之一工作波长线性渐变为四分之一工作波长。很显然设计这样的模式变换器实际上就是找到一个最短（最佳）长度，使得 TE11 转换为 HE11 的效率最高的同时还要具有较好的模式转换带宽。按照以上算法编写了计算该变换器的程序。以该变换器长度为优化变量，以最佳转换效率（兼顾带宽、输出模式中 TE11、TM11 比例因素）为优化目标，进行了优化计算。结果如下图 2 所示。由图 2（a）知在输出端口处 TE11、TM11 功率比例为 83.938%和 15.38%，即 HE11 转换率为 99.4%。由图 2（b）知 HE11 转换率在 99%以上的带宽约为 2.6%。需要指出的是，该算法只需要 3 秒就可以完成一次优化计算。

回旋速调管调制腔研究

对输入波导采用矩形波导、圆波导以及矩形波导接方圆过渡模式变换器等情况进行了计算分析，比较了不同输入方式下（内外腔体结构尺寸相同）谐振频率ｆｏ及内、外腔储能ｗｔ。

、ｗｏｕｔ的变化情况。

表ｌ是仿真结果的对比。

表１输入方式对谐振频率、内外腔储能影响Ｔａｂｌｅ．１ＩｐｕｔｉｎｇｍｏｄｅＶＳｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅ＆ｒｅｓｏｎａｎｃｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙ—１手再雨函再百蕊殇起遁过轴而＿的磁场分量向内圆柱腔耦合，而内圆柱腔中ＴＥｏｔ－模式的电场分量集中在横截面半径的中央附近，仿真结果表明，耦合缝尺寸对腔体的品质因素Ｑ影响较大，并且，Ｑ对缝长（腔体轴向）的变化比缝宽（腔体角向）的变化要敏感得多。

其中Ｑ指外观品质Ｆｉｇ．４ＬｅｎｇｔｈｏｆｃｏｕｐＩｉｎｇｓＩｏｔｓ０ｆａｃｔｏｒ图４耦合缝长度与０值关系曲线．因数，其参考面为输入波导端１３１。

图４显示了耦合缝长度变化对Ｑ值的影响。

其中：Ｑ－ｆｏ／２Ａｆ（－３ｄＢｐｏｉｎｔ）△ｆ是指￥１１曲线（ｄＢ）一３ｄＢ频宽。

输入波导横截面设为端１２ｌ，上下两侧的漂移段截面设置为端口２、端口３，图５、图６分别是ＨＦＳＳ仿真得到的Ｓ·－曲线和矢量网络分析仪测得的Ｓ－。

曲线，如图５所示在该频率点Ｓ。

曲线有一明显的下降峰值，表明由输入波导输入的微波能量在该频率点处在腔内产生了谐振。

仿真结果同冷测结果的比较显示，ＨＦＳＳ仿真得到的谐振频率比冷测数据高，这是由于ｆＩＦＳＳ用内接多边形近似圆形，导致模拟尺寸比实际腔体尺寸小，根据前面提到的腔体尺寸与谐振频率的关系，频率偏高是合理的。

图７是谐振频率点处调制腔内横向电场幅值的ＢＦＳＳ模拟结果。

从图７中可以看出，在该频率点输入信号在外腔中很好地建立起ＴＥ４。

模式，在内腔激励起较强的ＴＥｏ儿模式。

Ｆｉｇ．５Ｉｎｐｕｔｃａｖｉｔｙ＇ｅＳ”ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｂｙＨＦＳＳｃｏｄｅ图５调制腔ＨＦＳＳ仿真Ｓ”参数曲线．３结论、－土，－一ｊＩ．，气ｌＪＹ０∞∞∞Ｈｚ￥Ｔ０ｎ６．００００００删ＩｚＦｉｇ．６Ｉｎｐｕｔｃａｖｉｔｙ＇ｓＳ１１ｐａｒａｍｅｔｅｒｃｏｌｄｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔ图６调制腔冷测Ｓ。

引言(回旋管的工作机理)

第一章引言自从电磁场和电磁波被人们认识以来，经过人们不懈的努力，电磁波谱的许多波段相继为人们所认识，并加以利用。

在二次世界大战中，人们对雷达技术的需求推动了微波技术的迅速发展，许多微波器件相继问世，在雷达、通信、导航、医疗及工农业生产中得到了广泛的应用。

微波器件技术及理论日趋完善。

微波器件在微波波段已经得到了很好的应用，但在毫米波段遇到了许多困难。

而回旋管能很好的工作在毫米波波段，因而近40多年来受到各国的高度重视，得到了很大的发展，已逐渐进入了工程应用，深入的研究工作仍在继续进行。

§1．1回旋管的发展及应用电子回旋脉塞器件——回旋管，是以电子回旋脉塞不稳定性为机理的快波器件，回旋管的发展首先在前苏联科学院应用物理研究所进行，经过长期的努力，采用磁控注入电子枪终于研制成功了能在毫米波、亚毫米波波段产生大功率的回旋管。

毫米波大（高）功率相干电磁辐射在军用和民用方面有着巨大前景。

随俄罗斯人之后，世界上许多国家，特别是美国，大批科学家都投入了这个领域的理论和实验研究工作，使回旋管的研究工作成为所属学科研究的前沿和热点。

从上世纪70年代中期至现在，研究工作经久不衰。

回旋管本身及其应用研究均取得了很大进展，回旋管已发展成为一个多品种的大家族，它们包括回旋振荡管（Gyrotron Oscillator）、回旋返波管（Gyro-BWO）、回旋速调管（Gyroklystron）、回旋行波管（Gyro-TWT）、回旋磁控管（Gyro-Magnetron）、回旋自谐振脉塞（Gyrotron Autoresonance Maser）等等。

凡是普通微波管有的品种，它都拥有。

在世界各国，包括美、俄、德、日本、英、法等国，对回旋管进行了大量工作，中国从上世纪70年代后期开始在电子科技大学、中科院电子所、电子12所等单位先后在不同时期开展了对回旋管的研究工作。

回旋管在毫米波波段产生的巨大功率以及相干毫米波电磁辐射的优良特性，使它在军事与民用等方面都有着十分重要的应用前景。

回旋速调管TE01-HE11模式变换器

回旋速调管TE01-HE11模式变换器牛新建;顾玲;于新华;李宏福【期刊名称】《电子学报》【年(卷),期】2011(039)008【摘要】根据耦合波理论,编制了优化计算程序,优化了30.5GHz TE01-TE11模式变换器的几何结构,得到了其可实现最高模式变换效率的几何参量.用仿真软件优化设计了同一工作频率的TE11-HE11模式变换器.结果表明这两个模式变换器组成的TE01 -HE11复合模式变换器在30.5GHz和1％带宽内具有97.0％以上的TE01-HE11模式转化效率.测试表明该复合模式变换器具有良好的模式变换性能.%Geometry configuration of a 30.5GHz TE01-TE11 mode converter for Gyroklystron is obtained to realize optimal mode conversion by a code written based on the mode coupling theory,and a 30.5GHz TE11-HE11 mode converter is designed by High frequency Structure Simulator (HFSS). Results show that complex TE11-HE11 mode converter consisting of the two converters has a transforming efficiency of over 97% within bandwidth of 1% at frequency 30.5GHz. Test indicates that the complex mode converter acts very well in conversion of TE11 to HE11, mode.【总页数】3页(P1947-1949)【作者】牛新建;顾玲;于新华;李宏福【作者单位】电子科技大学物理电子学院,四川成都610054;西南民族大学计算机科学与技术学院,四川成都610041;电子科技大学物理电子学院,四川成都610054;电子科技大学物理电子学院,四川成都610054【正文语种】中文【中图分类】TN811.7【相关文献】1.一种使用TE11为过渡模的TE01-HE11模式变换器设计 [J], 付晨阳;廖永波;何宇臻;于新华;牛新建2.高功率速调管TE11-HE11模式变换器的设计及实验验证 [J], 于新华;高喜;姜彦南;曹卫平;李思敏;牛新建3.回旋速调管变周期TE01-TE11模式变换器 [J], 于新华;牛新建;姜彦南4.0.42 THz-TE17,4回旋管高效准光模式变换器 [J], 王维;宋韬;刘頔威;刘盛纲5.双频回旋管内置准光模式变换器设计 [J], 黄麒力; 孙迪敏; 马国武; 胡林林; 卓婷婷因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

圆波导TM_01_TE_11_模式变换器

０１ＴＥ１１第２６卷第８期强激光与粒子束Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．８２０１４年８月ＨＩＧＨＰＯＷＥＲＬＡＳＥＲＡＮＤＰＡＲＴＩＣＬＥＢＥＡＭＳＡｕｇ．，２０１４圆波导ＴＭ０１－ＴＥ１１模式变换器张信歌，李少甫，李波，邓渊，李雅楠，王兰兰（西南科技大学信息工程学院，四川绵阳６２１０１０）摘要：提出了一种在圆波导中添加金属分割片及半边金属管壳的结构以实现圆波导ＴＭ０１－ＴＥ１１模式转换。

通过金属分割片将圆波导分成两个半圆区域：其中一个半圆区域为空波导，另一半圆区域为填充一定厚度金属管壳的空波导。

在Ｓ波段对设计的中心频率为２．８ＧＨｚ的物理模型进行数值模拟与实验研究，模拟结果表明：在中心频率２．８ＧＨｚ转换效率为９９．５６％，反射率低于０．０１；在２．７１６～２．９４６ＧＨｚ频带内转换效率大于９０％，Ｓ１１小于－１０ｄＢ。

实验中测试到的Ｓ１１参数与模拟结果基本一致，证明了该变换器技术方案的可行性和模拟结果的正确性。

关键词：Ｓ波段；模式变换器；圆波导；ＴＭ０１模；ＴＥ１１模中图分类号：ＴＮ８１４文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．１１８８４／ＨＰＬＰＢ２０１４２６．０８３００３模式变换对高功率微波的传输、发送、测量均是十分重要的。

一类是ＴＥ０ｎ－ＨＥ１１模式变换［１－４］，另一类是高功率毫米波源，诸如虚阴极振荡器（ＶＣＯ）、相对论返波管（ＢＷＯ）的输出模式常是ＴＭ０１模式或ＴＭ０ｎ的混合模。

ＴＭ０ｎ模式具有旋转对称性，方向图呈空心圆锥状，不利于电磁波的发射和远距离传输，需要转换成有一定极化方向、轴向辐射最大的ＴＥ１１模式。

近年来，有多种新方法实现ＴＭ０１（ＴＥＭ）－ＴＥ１１的变换。

如慢波结构实现ＴＭ０１－ＴＥ１１变换［５］，介质填充方式实现ＴＭ－变换［６］，这两种变换器具有输入和输出同轴、加工相对较［７］容易、但是结构较长的特点；紧凑型ＴＥＭ－ＴＭ０１模式变换器是带宽较窄。

与传统移相模式变换器相比提高了功率容量但根据上下半圆内微波传播常数的π相差法，本文提出了一种在圆波导中添加金属分割片及半边金属管壳的圆波导ＴＭ０１－ＴＥ１１模式变换器，通过对其物理模型进行数值模拟以及实物进行测试，验证了设计的可行性和正确性。

双频回旋管内置准光模式变换器设计

·高功率微波技术·双频回旋管内置准光模式变换器设计*黄麒力，孙迪敏，马国武，胡林林，卓婷婷（中国工程物理研究院应用电子学研究所，四川绵阳 621900）摘要：回旋管一般使用准光模式变换器实现高阶腔体模式到高斯波束的转换。

结合标量衍射理论、KS 迭代算法、几何光学、最小均方法等方法设计了工作频率为140 GHz （TE 24, 9）和105 GHz （TE 18, 7）的双频准光模式变换器。

仿真结果显示所设计的准光模式变换器工作频率为140 GHz （TE 24, 9）时能量传输效率99.0%、高斯含量99.7%，工作频率为105 GHz （TE 18, 7）时能量传输效率97.3%、高斯含量98.0%。

能够满足MW 级双频回旋管的应用需求。

关键词：准光；回旋管；模式变换器；高斯波束；双频中图分类号： TN129 文献标志码： A doi : 10.11884/HPLPB202032.190446Design of quasi-optical mode converter for dual-frequency gyrotronHuang Qili ， Sun Dimin ， Ma Guowu ， Hu Linlin ， Zhuo Tingting（Institute of Applied Electronics , CAEP , Mianyang 621900, China ）Abstract ： Quasi-optical mode converters are usually used in gyrotrons to realize the conversion of high-order cavity mode to Gaussian beam. Using the scalar diffraction theory, the K-S phase-correcting optimization iterative algorithm Geometrical Optics and the least mean square(LMS) algorithm, this paper designs a dual-frequency quasi-optical mode converter with operating frequency of 105 GHz (TE 18,7) and 140 GHz (TE 24,9). According to the simulations results, the conversion efficiencies are 97.3% at 105 GHz and 99.0% at 140 GHz. And the Gaussian contents of the output beam on the window surface are 98.0% at 105 GHz and 99.7% at 140 GHz. This high efficiency dual-frequency quasi-optical mode converter can be used in a MW dual-frequency gyrotron.Key words ： quasi-optical ； gyrotron ； mode converter ； Gaussian beams ； dual-frequency受控热核聚变是解决人类能源危机的主要途径之一。

Ka波段二次谐波回旋速调管放大器的优化设计与分析

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟Ka 波段二次谐波回旋速调管放大器的优化设计与分析设计了一支Ka 波段二次谐波回旋速调管放大器, 并利用基于广义电报方程的时域自洽非线性理论模型, 对设计的回旋速调管进行了数值模拟。

详细分析了工作电流、横纵速度比和磁场等参数对放大器输出功率、增益和效率的影响, 得到了最佳的工作参数。

模拟结果表明, 在电子注电压70 kV, 电流15 A, 磁场0.675 T 附近, 可以获得大于250 kW 的输出功率,近26%的效率和440 MHz 的带宽。

回旋速调管放大器作为一种高功率、高效率和高增益, 并有一定的带宽的相干毫米波源, 在微波武器、高功率雷达、高能粒子加速器等领域具有重要的应用。

在相同工作频率下, 高次谐波回旋速调管所需的磁场强度是基波的1/ s ( s 是谐波次数) 。

高次谐波工作能降低工作磁场, 从而大大减少系统的重量和体积。

目前, 俄罗斯和美国等欧美国家都极力发展高次谐波回旋速调管放大器。

俄罗斯研制的TE021 模两腔回旋速调管在35 GHz, 电子注电压60kV, 电流13.5 A 的情况下, 获得了125 kW 的输出功率, 17% 的效率, 15 dB 增益和0.1% 的带宽。

美国的K 波段二次谐波两腔回旋速调管在电子注电压440 kV, 电流245 A 的情况下, 获得了21MW 的输出功率, 21% 的效率, 25 dB 增益。

中国, 研究回旋速调管的单位主要有电子科技大学和中科院电子所等。

中科院电子所近年来在谐波回旋速调管方面做了大量的模拟研究工作, 并开展了相关的实验;电子科技大学在高次谐波回旋管及基波回旋速调管方面做了大量的研究工作, 并取得了一系列成果。

针对高次谐波回旋速调管的研究意义, 本文优化设计了一支Ka 波段二次。

220GHz回旋速调管放大器互作用理论的研究

（ｃｏｌｏｙｉａｅｔｏｉｓＳｈｏｆＰｈｓｃｌＥｌｃｒｎｃ，ＵｎｖｒｉｙｏｅｔｏｉｉｎｅａｎｅｈｏｏｆＣｈｎｉｅｓｔｆＥｌｃｒｎｃＳｃｅｃｄＴｃｎｌｇｙｏｉａ，Ｃｅｇｕ６０５ｈｎｄ１０４，Ｃｈｎ）ｉａ
用换能，电子注的横向能量转换成高频能量，后使然通过输出窗输出被放大的微波信号。输出腔前可加
大器的研究上已经取得很大的进展］国外已经，
研制出工作电压１Ｖ，作电流２０ｍＡ，场２ｋ工０磁８４Ｔ，．工作频率在４０ＧＨｚ的回旋管［。本文利６６］用非自洽非线性理论编制了注一互作用非自洽非波线性模拟程序，２０ＧＨｚ回旋速调管放大器注一对２波互作用进行了数值计算，论和实验证明，理这种给定场近似的非线性理论，互作用效率和输出功率对
ＳｕｙｏｎｔｒｃｉｎＴｈｅｒｎ２０ＧＨｚＧｙｏｙｔｏｔｄｎＩｅａｔｏｏｙｉ２ｒｋｌｓｒｎＡｍｐｌｆｅｓｉｉｒ
ＷＵｎ，ＹＡＮａＦｅｇＹｎｇ，ＸＩＬｉｎｃｎ，ＣＨＥＮａ，ＬＩＣｈｅ — ｉＡａ－ｈｅｇＨｏｎｇｈｕ
ＡｂｔａｔＴｈｅｍ－ｖｎｅａｔｎｏｅｉｎｄ２０ＧＨｚｇｏｙｔｏｍｐｉｉｒｗａｔｄｅｙｕｆａｄｓｇｅ２ｏｙｒｋｌｓｒｎａｌｅｓｓｕｉｄｂｓｎｆｎｎｓｌｃｎｓｓｅｔｎｎｉｅｒｓｍｕａｉｎｐｏｒｍ．ｅｓｍｕａｉｎｒｓｌｈｗｈａｈｌｓｒｎｅｆｃｅｃｆｔｅｄ — ｏ－ｅｆｏｉｔｎｏｌｎａｉｌｔｏｒｇａＴｈｉｌｔｏｅｕｔｓｏｔｔｔｅｅｅｔｏｆｉｉｎｙｏｈｅ

速调管的特性实验报告

速调管的特性实验报告1. 实验目的本实验旨在探究速调管的特性以及其在电子设备中的应用，通过实验验证速调管的工作原理和性能参数。

2. 实验原理2.1 速调管简介速调管（Velocity Modulation Tube）是一种电子真空管，也称为TWT （Traveling Wave Tube），是一种线性电子束放大器。

它主要由电子枪、反射器、反射腔、漂移管、输出耦合器等部分组成。

2.2 工作原理速调管的工作原理是利用速调管内特定频率的“行波”与电子束的相互作用来实现电子信号的放大。

当电子束通过速调管时，与微波场形成速度调制，通过空间电荷力、束散射和电子折射等作用，将微波能量转化为电子束的动能，从而实现放大。

2.3 特性参数- 增益：速调管的增益是指输出信号与输入信号之间的幅度增益，通常使用dB 来表示。

- 频带宽度：速调管的频带宽度是指能够接收和放大的频率范围。

- 效率：速调管的效率是指输出功率与输入功率之间的比值，通常以百分比表示。

3. 实验步骤3.1 实验器材准备- 速调管实验设备- 稳压电源- 信号源- 示波器- 连接线等实验器材3.2 实验步骤1. 根据实验装置连接图，将实验器材按照正确的方式连接起来。

2. 打开稳压电源，调节至合适的输出电压，注意不要超过速调管的额定工作电压。

3. 打开信号源，并设置合适的频率和幅度。

4. 打开示波器，将示波器的探头与实验装置正确连接。

5. 调节实验装置中的参数，如增益、频带宽度等，观察示波器中的输出信号。

4. 实验结果与分析4.1 输出信号幅度与输入信号幅度关系通过调节信号源的幅度和实验装置中的增益参数，测量不同输入信号幅度下的输出信号幅度，记录数据并绘制图表。

根据图表可以得出速调管的增益特性曲线。

4.2 输出信号频率与输入信号频率关系在一定输入信号幅度下，通过调节信号源的频率以及实验装置中的频带宽度参数，测量不同输入信号频率下的输出信号频率，记录数据并绘制图表。

426GHz回旋管准光模式变换器

ｔｈｅｏｒｙ，ｗｈｉｃｈｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇｏｆａＶｌａｓｏｖｒｅｃｔａｎｇｌｅ — ｃｕｔｌａｕｎｃｈｅｒａｎｄｔｗｏｃｕｒｖｅｄ — ｍｉｒｒｏｒｒｅｆｌｅｃｔｏｒｓ．Ｔｈｅｏｐｅｒａ —
・
微波管与系统研究
・
４２６ＧＨｚ回旋管准光模式变换器
王维，刘顿威
（电子科技大学物理电子学院太赫兹科学技术中心，四川成都６１００５４）
ＡＱｕａｓｉ — ＯｐｔｉｃａｌＭｏｄｅＣｏｎｖｅｒｔｅｒｆｏｒ４２６ＧＨｚＧｙｒｏｔｒｏｎ
ａｂｏｕｔ８９．０９／６．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｇｙｒｏｔｒｏｎ，ＴＨｚ，Ｑｕａｓｉ — ｏｐｔｉｃａｌｍｏபைடு நூலகம்ｄｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒ
摘要：采用几何光学模型研究并设计了一个由Ｖｌａｓｏｖ矩形开口辐射器和两级曲面反射器组成的太赫兹回旋管准光模式
ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００５４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｑｕａｓｉ — ｏｐｔｉｃａｌｍｏｄｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒｆｏｒａＴＥｏ６ｍｏｄｅｇｙｒｏｔｒｏｎｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｗｉｔｈｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌｏｐｔｉｃｓ

ku波段回旋行波管波导模式变换的分析

独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

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（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日摘要高功率微波因其具有高功率高能量的特点在国防与工业方面有着广阔的应用需求。

高功率微波发射系统的研究包括大功率电源、前级功放、微波源、传输链路以及天线等方面。

回旋管器件就是一种新型的高功率微波源，凭借其高的峰值功率、高增益等特点在雷达、电子对抗及受控热核聚变等方面有着广泛的应用。

模式变换器是传输链路的主要组成部分，它可以将微波源的工作模式变换为便于长距离传输的模式或者天线可接收的电磁波模式，提高了微波能量的传输效率，在微波工程应用中作用巨大。

基于高功率微波广泛的应用背景以及模式变换的重要性，本文对高功率微波源之一的回旋管器件的外接模式变换器作了深入的理论分析与仿真模拟研究。

分析讨论了以TE11模式作为中介模的完整模式变换链路，分别设计了TE0n-TE01、TE01-TE11以及TE11-HE11的模式变换器。

本论文的主要工作如下：1. 对高功率微波技术、回旋器件、模式变换器件的历史发展、应用价值及研究现状作了系统地综述。

2. 利用驻波展开法从麦克斯韦方程推导出了轴线弯曲及半径渐变波导的耦合波方程，给出了上述两种类型波导内模式耦合系数的表达式。

回旋管原理

回旋管原理嘿，朋友们！今天咱来唠唠回旋管原理。

你说这回旋管啊，就像是一个神奇的魔法盒子，里面藏着好多让人惊叹的秘密呢！想象一下，电流在里面欢快地奔跑，就像一群调皮的小孩子在玩耍。

这些电流在特殊的结构里转啊转，就转出了神奇的效果。

回旋管里面有个很关键的东西，叫做电子注。

这电子注就像是一支训练有素的队伍，整齐地前进着。

它们在磁场的作用下，会沿着特定的轨道旋转起来，那场面，可壮观啦！就好像是在跳一场华丽的舞蹈。

磁场呢，就像是一个厉害的指挥家，指挥着电子注该往哪儿走，怎么走。

它让电子注按照它的节奏来行动，一点都不能乱。

然后啊，当电子注在里面转啊转的时候，就会产生出强大的微波能量。

这微波能量可不得了，用处大着呢！可以用来通信、雷达，还能在好多高科技领域大显身手。

咱再想想，这回旋管原理是不是很像我们生活中的一些事情呢？比如说，我们每个人都有自己的轨道和节奏，有时候需要一个引导我们的力量，就像磁场引导电子注一样。

而且，只有在合适的环境和条件下，我们才能发挥出自己最大的潜力，就如同电子注在回旋管里才能产生强大的微波能量一样。

你看，科技的世界就是这么奇妙！回旋管虽然看起来小小的，但其内部的原理和运作却如此复杂而又精妙。

这也让我们不得不佩服那些科学家们的智慧和创造力啊！他们就像是一群神奇的魔法师，把这些看似普通的材料和原理组合在一起，就创造出了这么厉害的东西。

我们在日常生活中也应该多去探索、发现，说不定我们也能找到属于自己的“回旋管原理”，创造出一些让人惊喜的东西呢！不要小瞧自己的想法和创意，也许它们就是开启未来大门的钥匙。

所以啊，大家要保持好奇心，勇于尝试，让我们一起在这个神奇的世界里尽情探索吧！总之，回旋管原理真的太有趣啦，值得我们好好去研究和了解呢！原创不易，请尊重原创，谢谢!。