8mm高平均功率回旋速调放大器研究工作总结报告Word文档下载推荐.docx

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“十五”开展了Ka波段回旋速调管的研究工作，研制出脉冲功率200kW，平均功率5kW带宽200MHz，增益35dB的回旋速调放大器，顺利通过863专家组的验收，经鉴定综合技术指标达到国际先进水平。

2007年研制出脉冲功率120kW，平均功率2kW带宽1.1GHz，增益30dB的回旋行波管，经鉴定综合技术指标达到国际同类先进水平。

课题组对回旋管注-波互作用、非线性理论与数值模拟、注-波互作用的动力学理论、高频互作用系统、磁控注入电子枪、电子回旋脉塞新方案、回旋速调管及回旋行波管等方面均进行了大量研究工作，形成一批高效率的设计计算软件。

为回旋速调管放大器进一步的研究工作奠定了深厚、坚实的基础。

通过多年回旋管的研究与实验室建设、“211”工程、对俄引进工程，为高功率回旋速调管放大器研究准备了良好硬件设备：

有现代化的冷测系统；

有良好的工艺制管条件，已进行的一系列回旋管研制均是在自己的工艺基地上完成的；

有良好的高功率热测实验基地，该基地有进行高功率回旋放大器热测实验系统，主要包括8mm波段前级放大链、大工作比高压调制器、GM机制冷的实用超导磁系统。

课题组在长期科研协作中与外协及合作单位建立了良好的合作伙伴关系，这为课题的顺利完成创造了良好的外部条件。

课题组“十一五”开展“8mm高平均功率回旋速调放大器研究”项目研究，在理论分析，数值模拟，整管研制等方面进行详细的研究，建立完整回旋器件的理论分析方法和数值计算设计软件，编制包括电子枪，高频系统，注-波互作用，输入输出系统等数值模拟软件，利用这些软件进行高脉冲功率、高平均功率8毫米回旋速调放大器分析，数值模拟，实验研究。

对适合高功率容量新结构高频系统进行了分析设计及优化，改进了整管结构工艺，改善放大器的可靠性和稳定性，研制出高性能的8mm回旋速调管。

十一五目标及技术指标

掌握高脉冲功率，高平均功率回旋速调放大器关键技术，研制出高性能的8毫米回旋速调放大器样管。

主要技术指标：

中心频率34GHz

脉冲功率大于300KW

平均功率大于10KW

带宽大于0.5%

增益大于30dB

2006年度课题目标

开展高脉冲功率，高平均功率相关技术研究。

进行高功率和高效率的新结构和技术方案理论分析，数值模拟，样管研制及实验研究。

掌握高脉冲功率，高平均功率8毫米回旋速调放大器关键技术，完成高平均功率8毫米回旋速调管放大器设计方案，研制出工艺样管。

技术指标和要求：

（1）．完成平均功率10kW，带宽0.5%的8毫米回旋速调管放大器设计方案；

（2）．研制出电子光学系统、高频系统；

（3）．研制出工艺样管。

二．组织管理情况

1.课题管理

项目在总装机关、863专家组的直接领导下，在学校有关部门的领导与支持下，组织专门的课题组承担项目的研究工作。

课题组长期从事该领域的研究工作，形成一支高水平的中青年为骨干的研究梯队，人才充足，并有大批研究生参加专题研究。

课题组实行课题组长负责制，统一安排，明确分工，责任到人。

将项目研究内容落实到每个成员，定期进行工作总结汇报和集体讨论，根据工作需要与任务进行情况，进行调整和灵活调配，形成良好的学术氛围和协作攻关精神。

总装机关、863专家组定期对课题进展进行检查和指导，学校有关领导和职能部门经常来课题组了解情况，帮助解决工作存在的实际困难，确保课题研究顺利进行。

2.研究人员情况

序号

姓名

性别

出生年月

职称/职务

专业

在课题中职务及分担的任务

所在单位

1

男

65.10

教授/博导

物理电子学

组长，项目负责，总体

2

77.09

讲师/博士生

光学

高频输出、冷测、热测

3

79.12

电子枪、注-波互作用

4

64.03

讲师/硕士

电路与系统

热测、热测系统

5

74.09

高频数值模拟

6

36.11

技术指导

7

64.12

副教授/博士后

等离子体物理

电子光学与结构工艺

8

70.04

副教授/博士

注-波互作用

9

69.10

讲师/博士

高频系统

10

女

77.08

电子光学

11

81.08

硕士生

高频计算，粒子模拟

12

81.06

博士生

高频、注-波互作用

13

81.01

高频模拟

14

84.05

模式变换

15

83.11

小孔耦合

3.保密管理

（1）．对课题参加人员进行保密安全教育，要求人人遵照《中华人民共和国保守国家秘密法》、《中国人民解放军保密条例》和《国家高技术研究发展计划（863计划）军口部分管理实施细则》的要求，对列入国家秘密的课题，以及其他有关信息，承担保密义务，并采取相应的保密措施。

（2）．严格按照《中国人民解放军保密条例》的要求，对课题组成员在参加国内外学术交流活动（包括讲学、访问、参加会议、参观、咨询、通信等）中有关保密问题进行明确规定。

（3）．对课题相关资料进行专人专柜严格按照保密条理进行保管，课题成员发表与课题有关的论文，先向负责核定密级的有关部门的提出申请，在该部门审查通过后方发表。

三．课题研究进程

课题组根据项目的总目标及年度研究计划，在“十五”研究的基础上，进行了高脉冲功率，高平均功率8毫米回旋速调放大器理论分析，数值模拟，实验研究。

对适合高功率容量新结构高频系统进行了分析设计及优化，改进了整管结构工艺，改善放大器的可靠性和稳定性，研制出工艺样管，全面完成了2006年度研究内容和计划。

1.专题研究进展

（1）．改进和完善了磁控注入电子枪设计计算程序，用自主软件和EGUN等程序完成了大电流、低速度零散高质量磁控注入电子枪的方案设计，进行了大量数值模拟，优化出电子枪结构尺寸及过渡区磁场分布，满足大电流、低速度零散设计要求。

8mm大电流、低速度零散回旋速调管电子枪计算结果

（2）．采用自主开发的高频分析程序进行数值模拟计算，完成了输入谐振腔近似分析方法和数值计算程序进行输入谐振腔结构设计，获得了能量转换效率高，能有效抑制竞争模式，工作模式纯度高的输入谐振腔设计方案，对输入谐振腔进行冷测实验，达到了高频输入系统的设计要求。

完成加载损耗介质低Q谐振腔的优化设计。

在加载损耗介质低Q谐振腔设计中针对工作模式及寄生模式场分布特点，选择适当的损耗介质，优化其分布，控制损耗层厚度，不仅降低Q值达到设计要求，同时使寄生模式得到极大的削弱，有效地抑制了寄生振荡。

利用矢量网络分析仪对各低Q谐振腔进行冷测，严格保证腔体频率和Q值，提高回旋速调管的稳定性和可靠性。

输入谐振腔计算结果Q值及损耗功率PLm与损耗层厚度关系

（3）．完成了电子注与高频场互作用的非线性分析、模拟计算，高频系统的优化设计。

进行注-波互作用粒子模拟，在没考虑速度零散的情况下，电子加速电压70vkV，电流20A输出功率约为700kW，效率约50％。

互作用效率和场分布图

粒子模拟模型

输出功率

（4）．对高平均功率回旋速调管放大器输出窗进行分析计算，降低输出窗的反射和高频损耗。

通过优化设计得到了无反射、低吸收高平均功率回旋速调管放大器输出窗设计方案。

在平均输出功率情况下，输出窗不会出现因介质高频损耗而损坏。

2.样管研制及测试进展

在电子枪、高频输入、注-波互作用、输出系统、散热水冷系统及整管结构工艺等的详细分析和改进基础上，2007年5月研制出高平均功率8毫米回旋速调放大器样管，2007年6月初完成样管初步测试，脉冲功率150kW，带宽250MHz。

（1）．通过大量的高频分析和注-波互作用计算，得到高平均功率8毫米回旋速调放大器样管的设计方案。

（2）．改进了工艺样管高频系统及工艺结构，完成了工艺样管零部件及整管的结构设计、加工和装配。

对电子枪、高频输入、注-波互作用、输出系统的关键参量和结构进行调整和改进。

采用复膜阴极，降低灯丝加热功率，提高阴极发射能力及寿命，实现高平均功率条件下阴极稳定工作。

改进水冷系统，增强冷却散热能力，提高放大器的功率容量。

（3）．完善了冷测实验系统和测试方法，进行冷测实验，严格控制关键参量，保证整管性能。

（4）.2007年6月初完成样管初步测试，脉冲功率150kW，带宽250MHz。

确定了下一步研究方案。

装配后的回旋速调放大器

工艺样管热测实验

四．取得的主要成果及应用前景分析

1.主要成果

课题组在专题研究、零部件设计加工、整管结构工艺及实验系统建设和完善、对外交流与协作等方面都取得了阶段性成果。

（1）脉冲功率150KW，带宽250MHz的8mm高功率回旋速调放大器样管。

（2）高功率回旋速调管放大器计算软件及设计方案：

高频系统数值模拟软件。

电子枪数值模拟软件改进。

电子枪设计方案

高频腔体设计方案。

高平均功率输出窗的优化设计方案。

（3）研制报告，GF报告及学术论文。

2.应用前景分析

回旋速调管放大器在毫米波波段产生的高功率相干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。

正是在这种诱人应用前景推动下，使它得到迅速发展，而它的发展又推动了很多新领域的应用研究。

利用回旋速调放大器的高峰值功率与高平均功率，可以作成毫米波强力干扰装备，由于波长短，比较容易耦合进对方微波系统，可进行带内与带外干扰。

同时毫米波波束窄，能量更集中，可以作成定向能辐射武器系统，用热效应或非热效应对敌方目标，特别是电子系统进行攻击。

回旋速调放大器已成功用于高功率毫米波雷达系统，俄国人利用两支峰值功率500kW，平均功率5kW回旋速调放大器，研制成了Ka波段的相控阵雷达。

它能跟踪30个人造卫星和其他弹道小截面目标，对雷达截面为0.01m2目标的探测距离为420km。

美国2002年用中心频率94GHz、平均功率10kW回旋速调放大器研制成一个可移动毫米波雷达系统用于掠海面飞行目标的识别跟踪。

回旋速调放大器在工业民用领域也有广阔的前景，如受控热核聚变寻找新能源研究，毫米波通信、高能加速器等。

本项目研制出8mm高功率回旋速调放大器解决了高功率毫米波源这一军事急需关键器件，研制的主要目的是为定向能武器系统开发研究，电子战系统，强力干扰机和高能毫米波相控阵雷达提供高功率毫米波源。

在毫米波电子战系统，毫米波定向能武器系统，远程毫米波精密跟踪与测量雷达等军事装备上有很好的应用前景，并为发展这些武器装备打下了基础。

研究中形成的设计计算软件不仅用于提高回旋速调放大器性能，同时对其他高功率微波毫米波器件的研制具有重要指导作用和参考价值。

五．文档资料归档情况

对课题相关资料进行专人专柜严格按照保密条理进行保管，从课题的申请到验收每一份文件都保存完好。

具体文件资料见附件。

六．固定资产管理情况

固定资产管理规范，使用合理，有关固定资产管理情况详见附件。

七．申报专利情况

拟对课题研制中形成自主知识产权的新技术，新结构工艺申报专利。

八．国际合作情况

课题组进行良好的国际交流合作,与俄罗斯科学院应用物理所开展了高功率回旋速调管的基础研究及其应用的国际交流与合作，通过合作推动了双方高功率回旋速调管的科研发展和人才培养。

俄罗斯科学院应用物理所是国际回旋器件研究的开创基地，研制的8mm高功率回旋速调管处于国际领先水平，已用于俄罗斯军事电子装备中，发挥了很好的作用。

同时还跟国际上同行之间建立了良好的交流与合作关系。

九．人才培养情况

课题培养和锻炼了一批年轻教师和学生，形成了一支敢于拼搏的青年骨干研究团队，成员素质高，富有开拓创新精神，为今后科研工作打下良好的基础。

其中教授3人，副教授1人，博士后1人，博士4人，硕士1人，还有在读博士硕士4人，研究生20余人。

十．主要体会

课题在总装机关、863专家组的直接领导下，定期对课题进展进行检查和指导，学校有关领导和职能部门经常来课题组了解情况，帮助解决工作存在的实际困难，确保课题研究顺利进行。

将项目研究内容落实到每个成员，定期进行工作总结汇报和集体讨论，根据工作需要与任务进行情况，进行调整和灵活调配，形成良好的学术氛围和协作攻关精神，使课题的专题研究和样管研制都取得了重大进展。

课题组在今后的研究中将进一步发挥优势，圆满完成课题“十一五”总体目标。

十一.存在问题及建议

1．项目研制的回旋速调管放大器具有高功率、高增益和宽频带，这些指标相互制约，因而是要突破的重大难题。

2．由于任务重，时间紧，部分部件及高精度加工需要外协，因而加强协作单位的有效配合，缩短研制周期，是保证项目顺利推进和圆满完成重要的一环。

3．项目研制需要大量的研究经费，希望主管机关加大投资强度。