Q波段高效率折疊波導(dǎo)行波管的研究.pdf

1、在行波管中,一直以來研究的重點(diǎn)都是耦合腔行波管和螺旋線行波管。耦合腔行波管耦合阻抗高,輸出功率高,但是帶寬一直是個問題;螺旋線行波管帶寬寬,但是散熱和輸出功率不是很理想。為了綜合這兩種行波管器件的優(yōu)缺點(diǎn),近年來,一種新型慢波結(jié)構(gòu)行波管越來越受到研究者們的重視——折疊波導(dǎo)行波管。這種新型的慢波結(jié)構(gòu)為全金屬結(jié)構(gòu),散熱好,耦合阻抗較高,帶寬寬,而且加工簡單。隨著工作頻率的不斷提高,折疊波導(dǎo)行波管的優(yōu)勢越來越明顯。在毫米波和亞毫米波器件中有很大

2、競爭力。Q波段折疊波導(dǎo)行波管由于其頻段優(yōu)勢,在衛(wèi)星通信、雷達(dá)等方面都有著廣泛的應(yīng)用。本文在對 Q波段折疊波導(dǎo)的發(fā)展史、研究意義、研究現(xiàn)狀做簡單介紹后,設(shè)計(jì)了一支工作在43.5~45.5GHz頻段內(nèi)的折疊波導(dǎo)行波管。該管的電子效率達(dá)到7％,輸出功率達(dá)到150W,整管平均增益達(dá)到40dB以上。而后又引入了相速漸變技術(shù),使得電子效率提高了7％左右。研究內(nèi)容主要有:
　　1、折疊波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)。我們對折疊波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)的等效電路模型做了一個理

3、論分析。而后對折疊波導(dǎo)的慢波結(jié)構(gòu)的非線性大信號理論做了分析,并以該理論為基礎(chǔ)在MATLAB中實(shí)現(xiàn)了一維非線性大信號的仿真工作,為近一步的優(yōu)化做了參考。我們在HFSS中對慢波結(jié)構(gòu)的冷參數(shù)進(jìn)行了仿真優(yōu)化,并對結(jié)構(gòu)中各尺寸參數(shù)對冷參數(shù)的影響做了詳細(xì)的分析。最后,在TAU中仿真優(yōu)化出了一組互作用參數(shù),基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
　　2、周期永磁聚焦系統(tǒng)、輸入輸出結(jié)構(gòu)和衰減器。對于上述慢波結(jié)構(gòu),我們經(jīng)過理論計(jì)算,設(shè)計(jì)了一個周期永磁聚焦系統(tǒng)。然后在F

4、EMM軟件中進(jìn)行了仿真優(yōu)化,得出了一個基本符合設(shè)計(jì)要求的周期永磁聚焦系統(tǒng)。對于輸入輸出結(jié)構(gòu),我們在參考電子科技大學(xué)電真空實(shí)驗(yàn)室老師們的研究后,采用了一種雙曲圓弧漸變的結(jié)構(gòu),從結(jié)果上來看,反射很小。衰減器同樣是在借鑒前面老師們的研究后,采用了以滲碳氧化鈹為材料的變形E面楔形漸變結(jié)構(gòu),達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
　　3、相速漸變技術(shù)。為了提高效率和輸出功率。我們在前面設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上引用了相速漸變技術(shù),將行波管分為三段結(jié)構(gòu)。從結(jié)果上來看,還是取得了