毫米波新型曲折波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)的研究.pdf

1、行波管在雷達(dá)、衛(wèi)星通信、電子對(duì)抗、測(cè)量和遙感等領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用。作為毫米波源器件，它具有高可靠性、穩(wěn)定性、較大的帶寬以及可觀的輸出功率。慢波結(jié)構(gòu)作為行波管中放大激勵(lì)微波能量的核心部件，直接決定了行波管的發(fā)展水平。在傳統(tǒng)的幾種慢波結(jié)構(gòu)中，螺旋線具有很寬的帶寬，但是在毫米波段它的功率容量很小并且不易提升，而耦合腔雖然功率容量大但是帶寬卻非常的窄，相比而言，曲折波導(dǎo)在毫米波段不僅帶寬較寬，功率容量也很可觀，同時(shí)，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可復(fù)制性強(qiáng)，

2、便于精確加工且成本較低，機(jī)械強(qiáng)度高，輸入輸出結(jié)構(gòu)也很簡(jiǎn)單。
　　 科技的進(jìn)步要求行波管具有更大的輸出功率及工作帶寬，但是常規(guī)曲折波導(dǎo)的耦合阻抗較低，限制了微波能量的進(jìn)一步放大，同時(shí)，每個(gè)結(jié)構(gòu)周期的功率增益較低，如果需要較大的輸出功率則慢波結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度會(huì)很長(zhǎng)，而功率隨著長(zhǎng)度的增加會(huì)達(dá)到飽和，所以加長(zhǎng)慢波結(jié)構(gòu)也未必能得到足夠的功率增益。小型化也是行波管的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，所以我們很有必要尋找新的大功率小型化的寬帶慢波結(jié)構(gòu)。
　　

3、在對(duì)常規(guī)曲折波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹研究的基礎(chǔ)下，本文研究了三種新型曲折波導(dǎo)，對(duì)它們的色散及耦合阻抗等高頻特性進(jìn)行了模擬，并利用三維粒子仿真軟件MAGIC3D對(duì)這幾種新型曲折波導(dǎo)行波管的大信號(hào)注-波互作用進(jìn)行了分析，得出他們能以比常規(guī)曲折波導(dǎo)更短的線路長(zhǎng)度得到更大的輸出功率，同時(shí)電子效率和增益也更高，并且具有很好的帶寬性能。本文的研究以Ka波段為例。
　　 1.常規(guī)曲折波導(dǎo)。介紹了常規(guī)曲折波導(dǎo)的理論及高頻特性的研究方法，為新型曲折波

4、導(dǎo)的研究做準(zhǔn)備。
　　 2.矩形槽加載曲折波導(dǎo)。通過(guò)模擬比較，由于耦合阻抗的顯著提升，它在Ka波段35GHz附近能以遠(yuǎn)短于常規(guī)曲折波導(dǎo)的線路得到高出2倍以上的連續(xù)波輸出功率，而增益和電子效率也更高，同時(shí)在2GHz的范圍內(nèi)具有很好的帶寬性能。另外，它能有效改善在通頻帶高頻端由于耦合阻抗下降帶來(lái)的增益降低問(wèn)題。
　　 3.彎曲槽加載曲折波導(dǎo)。以Ka波段35GHz為中心頻率時(shí)，和常規(guī)曲折波導(dǎo)有著相似的色散特性及更高的耦合阻抗，