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W波段脊加载折叠波导连续波行波管制管研究 高志强李晓峰张帅 李肖靓 王凯王晖 刘颖博周彩玉胥辉黄鹏潮吴亚琴 1800 南京三乐电子信息产业集团有限公司南京21 摘要：通过对脊加载折叠波导慢波结构的工艺研究，研制出了w波段连续波行波管，实现了20W以上的 连续波输出功率。 关键词：W波段，折叠波导，连续波，行波管 1 引言 近年来，世界各国均对w波段毫米波在高分辨率雷达、精密跟踪和高速数据通信等方面的应用很感 兴趣。国外CPI公司已经研制出了连续波50W的行波管。利用电子科技大学发明的脊加载折叠波导慢波 结构研制的W波段连续波行波管工作带宽2GHz，连续波输出功率超过了20W。 2高频系统 w波段及以上波段行波管的慢波结构大多采 用折叠波导。折叠波导具有工作频带宽、低成本、 热稳定性好、结构简单、耦合匹配好和可靠性高 等特点，适合高频率、大功率、宽频带行波管。折 叠波导电路是将矩形波导宽边进行折叠而构成的慢 波电路。电磁波在矩形波导内传播，当波导尺寸与 电子注电压合适时，能达到两者的同步关系，并实 现电磁波与电子注之间的能量交换。由于在直角拐 弯处将引起波的反射，为减小波的反射，通常采用 U形折叠波导结构形式。结构示意如图1。 图1常规折叠波导模型 常规折叠波导慢波结构优点是加工简单，工作带宽相对较宽，电路反射系数小，损耗小。但其耦合 阻抗较小，输出功率小，效率低，为克服常规折叠波导耦合阻抗低的特点，电子科技大学发明了脊加载 折叠波 图2脊加载折叠波导模型 脊加载折叠波导慢波结构优点是耦合阻抗较大，输出功率大，效率高。但其加工难度大，工作带宽 相对较窄，电路反射系数大，为此，电子科技大学又发明了渐变脊加载慢波结构【7】。 通过对脊加载和常规两种类型的折叠波导的比较，确定选用脊加载折叠波导慢波结构，开展了相关 工艺研究，完成了装管试验。对慢波系统进行了设计与优化，计算结果完全可以满足设计要求，下图是 利用MAGIC3D完成的互作用模拟： 42 FlELDPoWERS．nAatoBSERVEPLANER!GHT 图3中心频率输出功率 其它频点的计算结果见表1： 表1带内输出功率参数 f(GHz) P∞。(W) 增益(dB) 93 40 26．1 94 49 27．2 95 40 26．2 计算结果表明该方案带宽可以达到2GHz，输出功率可以达到40W以上。 输能系统采用BJ900波导、盒形窗，采用CST软件，设计优化慢波系统得到如下结果： 图4输能系统模型 咖h∞搴|-岫WD,,qR-ba窖嗽) -一 VS￥雌1 Y囊oP二 t与 1■ ／^、 。＼ ／ 12 1＼o ＼ ／ ＼／ ‘