新型毫米波速調(diào)管高頻與注波互作用的計算機模擬研究.pdf

1、隨著真空電子器件不斷向著高功率、高頻率、小型化等方向發(fā)展,在傳統(tǒng)速調(diào)管的基礎(chǔ)上,各種新型器件應(yīng)運而生。為了在低峰值功率下實現(xiàn)寬頻帶,發(fā)展了多注速調(diào)管;為了在高工作頻率下獲得高功率輸出,發(fā)展了帶狀注速調(diào)管;為了在高頻段克服傳統(tǒng)速調(diào)管尺寸減小的困難,發(fā)展了擴展互作用速調(diào)管。帶狀注擴展互作用速調(diào)管,結(jié)合了帶狀電子注技術(shù)和擴展互作用技術(shù),具有在高頻段發(fā)展的巨大潛能。
　　本論文利用MAGIC和CST對傳統(tǒng)大功率速調(diào)管和W波段帶狀注擴展互作

2、用速調(diào)管的高頻結(jié)構(gòu)和注波互作用系統(tǒng)進(jìn)行了大量深入的研究工作,主要工作包括以下三個方面:
　　1.研究了速調(diào)管諧振腔的工作原理與基本參數(shù),利用等效電路理論建立了雙重入式圓柱形諧振腔的結(jié)構(gòu)參數(shù)和電氣參數(shù)之間的關(guān)系。利用該關(guān)系設(shè)計了2.856GHz的雙重入式圓柱形諧振腔,并利用MAGIC進(jìn)行優(yōu)化,完成了速調(diào)管諧振腔的正向設(shè)計。
　　2.依據(jù)速調(diào)管諧振腔的基本理論與設(shè)計方法,設(shè)計了工作于S波段的五腔速調(diào)管,得到了各個諧振腔的具體幾何

3、參數(shù)。對該 S波段五腔速調(diào)管的注波互作用進(jìn)行了MAGIC模擬,分析了管子的性能。在此基礎(chǔ)上,通過采用二次諧波腔和長漂移管對該速調(diào)管進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計,并分析了兩種技術(shù)對速調(diào)管效率的影響。
　　3.對新型的W波段帶狀注擴展互作用速調(diào)管進(jìn)行了研究。利用CST與MAGIC設(shè)計了2?模W波段帶狀注五間隙擴展互作用諧振腔,重點研究了五間隙諧振腔關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)對諧振腔特性阻抗與諧振頻率的影響,并對器件穩(wěn)定性與帶狀注擴展互作用雙腔速調(diào)管的注波互作用特

4、性進(jìn)行了MAGIC仿真與分析。最后,在電子注電壓為19.5kV,電流為3.5A時,獲得大于8kW的輸出功率、23dB的增益。
　　論文通過開展傳統(tǒng)大功率速調(diào)管和W波段帶狀注擴展互作用速調(diào)管的高頻結(jié)構(gòu)和注波互作用系統(tǒng)的研究工作,完成了速調(diào)管從諧振腔的正向設(shè)計到整管的模擬仿真。尤其是通過對W波段帶狀注擴展互作用速調(diào)管的高頻結(jié)構(gòu)和注波互作用系統(tǒng)的設(shè)計和模擬研究,對帶狀注擴展互作用器件性能的探索具有重要意義,為發(fā)展高增益、寬帶寬的新型毫米