大功率毫米波回旋速調(diào)和行波放大器件研究.pdf

1、頻率介于微波和紅外之間的電磁波為毫米波，其兼有兩者的優(yōu)點。首先相比紅外波，毫米波傳輸特性更好；相比微波，毫米波電子裝備更加小型化，更易裝配于導(dǎo)彈、衛(wèi)星和飛機(jī)上。毫米波的這些特點使得它成為國際上研究的熱點，受到極大的關(guān)注。尤其在軍事上，現(xiàn)代戰(zhàn)爭是高技術(shù)條件下的戰(zhàn)爭，戰(zhàn)爭雙方誰擁有最先進(jìn)的高科技技術(shù)和武器裝備，誰就能掌握戰(zhàn)爭的主動權(quán)，否則只能處于被動挨打的地位。高功率的毫米波與亞毫米波技術(shù)在當(dāng)今高科技戰(zhàn)爭中有著不可或缺的作用。使用高功率的毫

2、米波與亞毫米波技術(shù)可以干擾對方的雷達(dá)、通信設(shè)備以及微波武器裝備，使其無法正常工作，同時可以對敵方的目標(biāo)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控以及精確識別，實現(xiàn)遠(yuǎn)程預(yù)警以及引導(dǎo)武器系統(tǒng)攻擊，并可保護(hù)我指揮、通信系統(tǒng)免受對方干擾，是現(xiàn)代戰(zhàn)爭中制勝的主要途徑。本論文研究的高功率回旋放大器是毫米波裝備系統(tǒng)的源，其目的在于解決長期制約大功率毫米波發(fā)展的瓶頸，推動毫米波系統(tǒng)在我國的發(fā)展。論文通過理論分析及設(shè)計優(yōu)化開展研制工作，解決了回旋放大器各關(guān)鍵部件，并研制出了工作頻率1

3、6GHz、30GHz和34GHz的回旋放大器實驗樣管。
　　論文首先介紹了國內(nèi)外毫米波回旋放大器研究的進(jìn)展和應(yīng)用情況，美國在3毫米回旋放大器研究方面取得了一系列的成就，并在車載相控陣?yán)走_(dá)和Haystack雷達(dá)上得到成功應(yīng)用。俄羅斯的研究工作主要集中在8毫米波段，并在遠(yuǎn)程相控陣?yán)走_(dá)上得到了應(yīng)用。國內(nèi)在回旋放大器方面也開展了相應(yīng)的研究工作，并取得了一系列的成就。
　　小回旋電子槍系統(tǒng)是回旋速調(diào)管和回旋行波管的關(guān)鍵部件之一，論文先

4、對雙陽極和單陽極磁控注入電子槍進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析，數(shù)值計算，優(yōu)化設(shè)計，對影響電子注性能的各參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，通過熱分析和誤差分析研究了所設(shè)計電子槍的穩(wěn)定性，對影響電子注性能的槍區(qū)低頻振蕩問題進(jìn)行了分析，通過改進(jìn)結(jié)構(gòu)和優(yōu)化磁場得到了能很好抑制自激振蕩的電子槍，并得到了實驗驗證，設(shè)計出了滿足回旋速調(diào)管和回旋行波管的高質(zhì)量電子槍，所設(shè)計的速調(diào)管電子槍速度比為1.32，縱向速度零散1.3％，行波管電子槍速度比為1.2，速度零散1.1%。

5、r>　　論文所研究的ka波段TE01-TE02模式高功率回旋速調(diào)管，輸入腔和兩個群居腔工作于TE01模式，低階模式易于抑制寄生模式的振蕩，而輸出腔工作于TE02模式，相比于TE01模式，TE02模式的輸出腔功率容量大大提高，通過線性和非線性理論分析，并采用小信號理論研究了整管性能，包括增益、帶寬和效率。并通過分析計算，粒子模擬，優(yōu)化出了高性能的回旋速調(diào)管，在工作電流20安時，實驗得到了350kW的脈沖功率，280MHz的帶寬。
　

6、　在高質(zhì)量小回旋磁控注入電子槍的基礎(chǔ)上，研究了ku波段和 ka波段高功率寬頻帶回旋行波放大器。首先從小信號理論出發(fā)，建立了針對回旋行波放大器的自洽PIC分析計算程序，優(yōu)化高頻系統(tǒng)設(shè)計，通過介質(zhì)加載抑制自激振蕩，設(shè)計出了ku和ka兩個頻段的回旋行波放大器，工作頻率分別為16GHz，30GHz和34GHz。實驗分別得到了180kW和165kW左右的脈沖輸出功率。
　　本論文著眼于回旋放大器件實用管型的研究，從理論分析，模擬計算，優(yōu)化設(shè)