W波段折疊波導(dǎo)行波管的研究.pdf

1、一般而言，慢波系統(tǒng)中使用最廣泛的兩種結(jié)構(gòu)是螺旋線和耦合腔慢波線，螺旋線行波管具有很寬的帶寬，所需工作電壓較低，互作用效率也較高，但輸出功率電平很大程度上受制于螺旋線熱耗散能力的限制。耦合腔行波管的結(jié)構(gòu)為全金屬，因此其散熱能力很強(qiáng)，承載的功率可以做得很大，但缺點是瞬時帶寬較窄，一般約10％左右。隨著高功率真空電子放大系統(tǒng)的研究技術(shù)日益先進(jìn)，產(chǎn)生了一些性能更優(yōu)的新型慢波結(jié)構(gòu)，折疊波導(dǎo)慢波系統(tǒng)就是其中之一。將矩形波導(dǎo)沿著其軸線方向按一定的節(jié)距

2、彎曲所形成的慢波系統(tǒng)就是折疊波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)，該慢波線具有相對較寬的帶寬，由于是二維結(jié)構(gòu)，慢波線加工與整管組裝都相對簡單，成本較低。同時其生產(chǎn)工藝上具有很好的一致性與可重復(fù)性，便于大規(guī)模生產(chǎn)。隨著技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星的測控與通訊鏈路已擴(kuò)展到毫米波波段，如美國的寬帶衛(wèi)星WGS，可以提供W波段廣播業(yè)務(wù)與新的軍用W波段業(yè)務(wù)。W波段以及更高頻段的信號抗干擾能力強(qiáng)，較難截獲，能極大提高電子通訊系統(tǒng)的安全性。根據(jù)國內(nèi)高頻段折疊波導(dǎo)行波管研究現(xiàn)狀以及本實驗室

3、已成功研制出性能較理想的Q波段折疊波導(dǎo)行波管的設(shè)計經(jīng)驗，本文設(shè)計一支工作頻段更高的W波段折疊波導(dǎo)行波管，在工作頻段92GHz-96GHz內(nèi)，該管電子效率達(dá)到3.3%，輸出功率達(dá)到60W，整管平均增益達(dá)到34dB以上。本文主要開展如下研究：
　　1、利用行波管工作電壓、電流、陰極發(fā)射電流密度以及電子槍注腰半徑等參數(shù)在Matlab中計算出合適的電子槍尺寸，后在烏克蘭軟件ORION中仿真優(yōu)化得出滿足該管工作要求的電子槍。
　　2、

4、首先引入計算折疊波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)色散特性的等效電路方法對折疊波導(dǎo)做一個近似的理論分析，而后為了在指定的帶寬范圍內(nèi)獲得大的耦合阻抗和較理想的色散特性，提高互作用增益和效率，我們將研究折疊波導(dǎo)各個結(jié)構(gòu)參數(shù)對管子性能的影響，獲得寬頻帶的高效互作用慢波結(jié)構(gòu)。這些工作都將在HFSS和烏克蘭軟件ORION中進(jìn)行，通過不斷地仿真以及互作用優(yōu)化以達(dá)到設(shè)計要求。最后，以慢波結(jié)構(gòu)的非線性大信號理論為基礎(chǔ)，在Matlab中實現(xiàn)折疊波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)的一維非線性大信號仿