【摘 要】
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集成化真空电子器件借鉴了集成电路的概念，通过采用高精度平面高频系统，微加工和微组装技术，发展出结构紧凑、一致性好、频带宽和大功率亚毫米波和太赫兹辐射源，有效地解决了传统真空电子学向高频段发展时的基础科学问题和瓶颈技术，已成为真空电子学领域重点开展的新研究方向。本文给出了国际上最近开展的集成化真空电子器件的研究工作，分析了开展集成化真空电子器件研究需要重点解决理论与机理、仿真与设计，以及加工与装配等
【机 构】
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Key Laboratory of High Power Microwave Sources and Technologies,Institute of Electronics,Chinese Aca
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集成化真空电子器件借鉴了集成电路的概念，通过采用高精度平面高频系统，微加工和微组装技术，发展出结构紧凑、一致性好、频带宽和大功率亚毫米波和太赫兹辐射源，有效地解决了传统真空电子学向高频段发展时的基础科学问题和瓶颈技术，已成为真空电子学领域重点开展的新研究方向。本文给出了国际上最近开展的集成化真空电子器件的研究工作，分析了开展集成化真空电子器件研究需要重点解决理论与机理、仿真与设计，以及加工与装配等关键技术的新思路和新方法，对我国开展这类具有重要应用潜力的新型器件的研究具有重要的借鉴意义。
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提出一种新型的工作在毫米波段的平面矩形槽圆极化天线.该平面矩形槽天线由四个两两相对的平面矩形槽天线组成,并通过刻在地板上的正交十字耦合缝隙激励这个两对矩形槽实现圆极化,同时,在天线辐射槽周围通过四排围成方形的接地柱抑制平面天线的表面波,从而实现平面矩形槽天线在毫米波段的高效率工作.本文中天线的设计和分析由CST微波工作室软件仿真得到.通过对圆极化实现原理的研究和参数分析及优化,最终得到的平面矩形槽
本文简述了利用卫星测试场测量卫星通信地面站天线的特点.阐述了利用卫星信标和高增益标准喇叭天线，测量卫星通信地面站天线接收增益的原理和方法.对天线增益测量误差进行了分析.分析结果表明其均方根误差(≤)±0.33dB.最后，利用132°E卫星信标，给出了Ka波段6米圆极化卫星通信地面站天线接收增益的测量结果，测量结果和天线理论增益吻合很好.
利用三维电磁仿真软件HFSS设计了一种小口径角锥喇叭天线，适合于小功率微波检测系统中使用.文中对天线的主要设计参数进行了说明，并利用HFSS实现了天线的S参数、方向性、驻波比和3D远场辐射图的仿真.通过理论分析和实际的实验验证，得出天线的工作效率可达到96.88％，且该天线结构简单、辐射方向性好，对小功率微波信号接收天线的设计有很好的借鉴作用.
使用四端口网络理论分析了极化方式、介电常数与损耗角正切对天线罩透波率的影响,重点讨论了石英/氰酸酯玻璃钢复合材料的透波性能,并与实测结果相对比.结果表明,对于厚度为1.8mm的石英/氰酸酯平板在频带1.2～18 GHz,水平方位角-40°～40°范围内的透波率大于60％,表现出良好的宽频特性.
设计了一种新型双频、双极化、高隔离度抛物面天线馈源.通过正交场馈电技术,实现了馈源在双频双极化下的高性能隔离,馈源在高频段的隔离度优于30dB,低频段优于40dB.另外,由于馈源喇叭采用了波纹慢波结构,实现了双频点主瓣宽度差小于9°的设计结果.
介绍了一种新型的X频段宽波束圆极化收发共体喇叭天线。该天线克服了普通模片圆极化喇叭天线在较宽工作频带内，高频段低仰角增益出现“增益凹点”的影响，扩展普通模片圆极化喇叭天线的工作带宽，且改善了圆极化喇叭天线高频段低仰角的增益。
文章介绍了共形相控阵天线与平面相控阵天线的特点。针对共形相控阵对天线阵元的增益要求，设计了一种可用于共形相控阵阵元的蝶形印刷折合振子天线。在满足共形相控阵宽角扫描的条件下，提高了共形相控阵阵元天线的电性能。仿真结果表明达到了设计目的。
可调带通滤波器被广泛应用于移动通信等微波系统中.本文提出了一种基于耦合微带线的变容二极管可调带通滤波器设计.首先讨论了基于耦合微带线双模可调带通滤波器的基本原理,然后据此设计了一个通过调节变容二极管反向偏置电压从而实现在1.9GHz到2.7GHz范围内可调,3dB带宽在此频率调节范围内几乎恒定(约为93MHz)的带通滤波器.并对此滤波器进行了仿真设计,最后通过在印刷电路板上实际加工并实验验证了此带
研制了一种W波段混合集成宽带信号源,为W波段功率放大器提供宽频带大动态驱动信号.该信号源采用全单片平面混合集成技术,将X波段微波频率源通过8次倍频、滤波放大,得到中心频率94GHz,频率可调范围91～97GHz的宽带W波段平面频率源.在输出频率带宽内功率≥8dBm,其中在93～96.5GHz范围内输出功率≥10dBm,且可以通过W波段机械衰减器实现输出功率20dB的大动态范围调节.
工作在太赫兹波段的超导隧道结混频器具有接近量子极限的探测灵敏度，是亚毫米波段射电天文研究的重要探测技术。中频带宽的扩展对于提高总功率观测灵敏度，提高观测效率和实现高红移天体观测具有重要意义。本文主要采用量子混频理论结合电磁场理论，对氮化铌超导隧道结混频器中频特性进行数值模拟研究，研究结果对设计超导隧道结混频器和后端系统(低噪声放大器)都具有重要的意义。