S band vircator design, simulations and measurements

Abstract

Bu çalışmada bir mikrodalga üreteci olan sanal katot osilatörü (virkatör) tasarımı, modellenmesi ve ölçüm çalışmaları ele alınmıştır. Tasarlanıp ölçülen virkatör modeli için frekans bandı 2-4 GHz olarak şeçilmiştir. Tasarım çalışmaları için CST Particle Studio ve MATLAB programları kullanılmıştır. Matematiksel modelleme yapılırken MATLAB kullanılırken, benzetim ve analiz için CST Studio değerlendirilmiştir. Virkatör katodunun uyarılması için 400kV maksimum voltaj ve 600 ns darbe genişliği üretebilen Marx Jeneratörü kullanılmıştır. Marx Jeneratörünün çıkış empedansına uygun olarak üretilen virkatör, Marx jeneratörünün çıkışına bağlanarak ölçümler alınmıştır. Ölçümler 3 farklı şekilde gerçekleştirilmiştir. Birinci senaryoda virkatörün çıkışından alınan mikrodalga sinyali geniş band horn anten ile ölçülmüştür. İkinci senaryoda ise d-dot probe kullanılarak ölçümler gerçekleştirilmiştir. Son senaryoda ise horn anten ve mikrodalga güç ölçme sensörü birlikte kullanılarak çıkış gücü hesaplanmıştır. Ölçüm sonuçları benzetim programı ile yapılan analizler ile karşılaştırılarak sonuçlar değerlendirilmiştir.In this study, virtual cathode oscillator (vircator) design, modeling and measurement studies are discussed. The frequency band for the designed and measured vircator model is 2-4 GHz. CST Particle Studio and MATLAB programs were used for design studies. When using MATLAB for mathematical modeling, CST Studio was evaluated for simulation and analysis. For the stimulation of the vircator cathode, a Marx Generator, capable of producing 400kV and 600 ns pulses, was used. In this study the vircator was produced in accordance with the output impedance of the Marx Generator connected to the output of the Marx generator to take measurements. The measurements were performed in 3 different ways. In the first scenario, the microwave signal from the output of the vircator was measured with a wide band horn antenna. In the second scenario, measurements were performed using the d-dot probe. In the last scenario, the output power was calculated by using the horn antenna and microwave power measurement sensor together. The results were compared with the results of the simulation program and the results were evaluated.