空間行波管冷測特性的仿真與測量.pdf

1、空間行波管是一種寬頻帶、大功率、高效率的微波放大器件，它幾乎是所有通訊衛(wèi)星發(fā)射機(jī)的末級功率放大器，在航天應(yīng)用中起著重要作用。在行波管的設(shè)計階段，行波管的冷測性能直接影響著工作電壓、輸出功率、增益和帶寬等關(guān)鍵性能的好壞；在生產(chǎn)階段，冷測性能可以幫助及時發(fā)現(xiàn)不合格產(chǎn)品，提高工作效率和產(chǎn)品的成品率。所以對空間行波管冷測參數(shù)進(jìn)行仿真與測量具有重要的研究意義。
　　 本文通過分析一維非線性理論和多目標(biāo)量子智能算法，結(jié)合一維CHRISTIN

2、E代碼對慢波結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真優(yōu)化；應(yīng)用CST MWS軟件對空間行波管的輸能裝置進(jìn)行建模與仿真。
　　 具體研究內(nèi)容如下：
　　 (1)空間行波管一維非線性性能的研究。通過對慢波結(jié)構(gòu)的場方程、運(yùn)動方程和空間電荷場等理論的分析，結(jié)合一維CHRISTINE 代碼編寫程序，對一支試驗(yàn)管進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。在單頻模式下，給出了初始信號相位和互作用后電子相位的分布對比圖；信號的增益、輸出功率和電子能量等性能隨頻率和輸入功率的變化曲線；在多頻

3、模式下，分析了信號的三階交調(diào)和諧波的影響，給出兩個信號的增益和相位移等參數(shù)隨輸入功率變化的曲線圖。
　　 (2)空間行波管輸能裝置的設(shè)計與仿真。從理論上介紹了行波管慢波結(jié)構(gòu)的特性阻抗，常用耦合器的結(jié)構(gòu)并重點(diǎn)分析了中小功率錐形窗直接耦合和筒形窗直接耦合方法。應(yīng)用CST MWS軟件對真空密封窗進(jìn)行建模和仿真，根據(jù)優(yōu)化結(jié)果調(diào)整模型，最終使真空密封窗的電壓駐波比小于2，達(dá)到目標(biāo)要求。
　　 (3)基于WMQPSO 算法的慢波結(jié)構(gòu)

4、優(yōu)化研究。應(yīng)用一維CHRISTINE 代碼，根據(jù)多目標(biāo)函數(shù)的評價準(zhǔn)則和編寫規(guī)則，結(jié)合WMQPSO 算法進(jìn)行編程，并將該程序運(yùn)用到雙漸變慢波線螺距優(yōu)化中。仿真結(jié)果表明，優(yōu)化后得到的螺距的電子效率在功率為14dBm處達(dá)到31[％]，相較固定螺距提高了約3[％]；相位移約為49°，相較不變螺距降低了15°左右，優(yōu)化效果顯著。
　　 (4)空間行波管冷測特性的測量研究。根據(jù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀搭建冷測系統(tǒng)平臺。色散特性的測量結(jié)果表明，兩組參數(shù)