基于超紧凑型无磁速调管方案的新型接收机保护器研究

《IEEE Transactions on Plasma Science》：Study on a Novel Receiver Protector Using Ultra-Compact Magnet-Free Klystron Scheme

磁无约束双腔速调管作为接收保护器，在5.8GHz C波段实现脉冲功率抑制，响应时间-150ns，恢复时间-180ns，3D PIC仿真验证漏功率低于15.2W。该结构突破传统磁聚焦限制，兼具紧凑性、低成本和高可靠性优势。

　　

摘要：

现代接收机保护技术的发展主要集中在应对脉冲高功率微波（HPM）所带来的挑战。本研究提出了一种新型的无磁双腔速调管配置，用作雷达系统的接收机保护器。与需要外部聚焦磁体的传统真空电子器件不同，这种无磁速调管结构显著提高了结构紧凑性和制造一致性，同时大幅降低了生产成本。本研究展示了一个代表性的原型，其尺寸为54毫米（长度）× 35毫米（直径），采用了1 kV/50 mA的电子枪配置。该设备在C波段的中心频率为5.8 GHz。这种创新设计实现了多项性能提升，包括完全抑制尖峰泄漏、亚微秒级的恢复特性，以及能够处理高达15 kW的短脉冲功率（长脉冲时为350 W）。三维粒子模拟（PIC）验证表明，在没有瞬态尖峰的情况下，泄漏功率始终保持在15.2 W以下，响应时间为-150 ns，恢复时间为-180 ns。这一突破为下一代射频前端保护技术提供了可行的路径。

引言

接收机保护器作为射频前端中的关键保护组件，在通信系统中发挥着重要作用[1]。它们通常位于接收机的输入接口处，即天线与接收机电路之间，实时监控输入信号的功率水平。当传入信号的强度超过预设阈值时，接收机保护器会自动激活高隔离衰减路径，以抑制过高的功率注入。这一机制可以保护低噪声放大器（LNA）和混频器等敏感组件免受损坏，同时保持正常信号的传输完整性。