2-6GHz小型化寬帶螺旋線行波管的設(shè)計(jì).pdf

1、行波管(TWT)頻帶很寬，是在電子戰(zhàn)、雷達(dá)、通信系統(tǒng)中應(yīng)用十分廣泛的一類微波真空電子器件。其中螺旋線行波管是在中小功率領(lǐng)域最為普遍的一類行波管。為了應(yīng)對(duì)固態(tài)器件體積小、重量輕、可靠性強(qiáng)的挑戰(zhàn)和滿足微波功率模塊(MPM)的發(fā)展要求，行波管需要越來(lái)越小型化。同時(shí)，現(xiàn)代軍事和通信系統(tǒng)要求覆蓋更多的頻率，因此需要拓展行波管帶寬。小型化和寬帶化成為行波管研制的兩大方向。本論文仿真設(shè)計(jì)了一支工作在2-6GHz的小型化寬帶螺旋線行波管，主要完成的工作

2、如下：
　　1.闡述了小型化寬帶螺旋線行波管的一些關(guān)鍵技術(shù)，包括用于小型化和寬帶化的色散成型技術(shù)、返波振蕩抑制技術(shù)、衰減和切斷技術(shù)、螺距跳變技術(shù)、降壓收集極技術(shù)等。
　　2.利用三維電磁仿真軟件HFSS軟件設(shè)計(jì)了2-6GHz小型化寬帶螺旋線行波管的慢波結(jié)構(gòu)。基于小型化寬帶螺旋線行波管色散成型技術(shù)，該結(jié)構(gòu)采用 T型夾持桿和扇形翼片加載。重點(diǎn)研究了螺旋線與管殼之間的距離、金屬翼片和介質(zhì)夾持桿的尺寸參數(shù)對(duì)螺旋線慢波結(jié)構(gòu)高頻特性的影

3、響，并優(yōu)化這些參數(shù)，得到滿足小型化寬帶螺旋線慢波結(jié)構(gòu)要求的低的、弱的反常色散曲線，以及較高的耦合阻抗和較低的損耗特性。為了抑制返波振蕩，還分析了所設(shè)計(jì)的慢波結(jié)構(gòu)的返波振蕩頻率點(diǎn)，得出該慢波結(jié)構(gòu)返波振蕩頻點(diǎn)的耦合阻抗很小，不會(huì)發(fā)生返波振蕩。
　　3.利用二維大信號(hào)程序ORION計(jì)算并優(yōu)化2-6GHz小型化寬帶螺旋線行波管注-波互作用過(guò)程。具體采用了一個(gè)切斷，并在切斷兩端附近設(shè)置漸變衰減器以抑制反射振蕩。在此基礎(chǔ)上分別設(shè)計(jì)了均勻螺距、

4、螺距負(fù)跳變、螺距正跳變、螺距負(fù)正跳變慢波電路，對(duì)比四種螺距設(shè)置，螺距負(fù)正跳變效果最好，在工作電壓為4900V，工作電流550mA情況下，將互作用長(zhǎng)度從通常的340mm縮短至200mm，在全頻帶范圍內(nèi)飽和輸出功率達(dá)到了600W以上，飽和增益為30dB以上,電子效率為22％以上，二次諧波比小于-6dB。
　　4.利用二維大信號(hào)程序ORION仿真設(shè)計(jì)了2-6GHz小型化寬帶螺旋線行波管三級(jí)降壓收集極，以提高行波管總效率。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，分