基于宽带人工超材料衰减器的Ka波段平面行波管关键技术研究

Traveling wave tubes (TWTs) are widely used in radar and communications for their high-power output and wide bandwidth. The microstrip meander line (MML) slow wave structures (SWS) is often used to achieve mini-TWT, which can be fabricated easily by using micro-fabrication technology. As an important part of the SWS, the attenuator stabilizes the tubes against oscillation, making it possible to design high-gain tubes. Metamaterials (MMs) are electromagnetic materials with engineered sub-wavelength structures that can be designed to exhibit strong coupling with the magnetic and/or electric component of an incident electromagnetic wave. This project presents a planar TWT based on MMA absorber. The MMA structure, MM SWS and MM-ML will be studied in this project to find new mode and high frequency property. The absorption and phase property of MMA will be studied to design a proper MMA for planar TWT. Meanwhile, the charging phenomenon in dielectric substrate will be studied and metamaterial structure will be used to improve this phenomenon. This project will help to improve the efficiency and bandwidth of planar TWT, and help to build up a fundation of planar TWT using microelectronic fabrication technology.

行波管放大器件具有高效、宽带以及高增益的特性，在微波、毫米波以及太赫兹波段都具有非常重要的应用。TWT器件要与固态器件竞争，就必须做到小型化、平面化。寻找新的结构制作衰减器，将其应用于行波管器件中，实现衰减器的批量集成化制作，增强VED中波注互作用效率，同时充分利用微电子工艺制作慢波电路，实现VED器件的小型化、标准化，成为目前行波管急需解决的问题。本项目提出，从理论与实验两个方面研究基于宽带人工超材料衰减器的小型化平面集成式行波管。提出并研究基于人工超材料的宽带衰减器结构，构成平面集成式高频系统，获取人工超材料衰减器对器件性能影响的规律；研究基于人工超材料与曲折线构成的慢波结构，研究其高频特性，探寻降低电荷积累现象的途径，研制集成式人工超材料高频系统。通过本项目的实施，提升平面行波管的性能，为平面行波管微电子工艺化奠定基础。

行波管放大器件具有高效、宽带以及高增益的特性，在微波、毫米波以及太赫兹波段都具有非常重要的应用。TWT器件要与固态器件竞争，就必须做到小型化、平面化。寻找新的结构制作衰减器，将其应用于行波管器件中，实现衰减器的批量集成化制作，增强VED中波注互作用效率，同时充分利用微电子工艺制作慢波电路，实现VED器件的小型化、标准化，成为目前行波管急需解决的问题。本项目提出，从理论与实验两个方面研究基于宽带人工超材料衰减器的小型化平面集成式行波管。提出并研究基于人工超材料的宽带衰减器结构，构成平面集成式高频系统，获取人工超材料衰减器对器件性能影响的规律；研究基于人工超材料与曲折线构成的慢波结构，研究其高频特性，探寻降低电荷积累现象的途径，研制集成式人工超材料高频系统。通过本项目的实施，提升平面行波管的性能，为平面行波管微电子工艺化奠定基础。