應(yīng)用于微波管的微帶型曲折線慢波結(jié)構(gòu)的理論研究.pdf

1、微波管作為大功率和高頻率的電子器件，在雷達(dá)、電子對(duì)抗和通信等方面獲得了廣泛的應(yīng)用。慢波結(jié)構(gòu)是行波管的重要組成部分，是傳播電磁波并使電磁波與電子注發(fā)生相互作用的部件。慢波結(jié)構(gòu)有螺旋線、耦合腔、梯形線、折疊波導(dǎo)等多種結(jié)構(gòu)形式。隨著雷達(dá)和通信系統(tǒng)工作頻率的提高，微細(xì)加工技術(shù)的發(fā)展為微波管的小型化和微型化提供了廣闊的前景。微帶型慢波電路是一種平面型電路，制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、成本低，適合大規(guī)模生產(chǎn)，對(duì)于實(shí)際應(yīng)用具有重要的意義。 隨著計(jì)算

2、機(jī)軟件技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)速度的提升，計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)在微波管設(shè)計(jì)中得到廣泛的應(yīng)用，世界上許多國(guó)家都積極發(fā)展計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，利用電子計(jì)算機(jī)來(lái)精確模擬微波管中電子與高頻場(chǎng)的相互作用，與必要的實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，可節(jié)省大量的設(shè)計(jì)時(shí)間，縮短研制周期。 論文根據(jù)J.A.Weiss的理論，研究了應(yīng)用于微波管的微帶型曲折線慢波結(jié)構(gòu)的工作原理及電磁波在其中傳播的特性，如色散特性、耦合阻抗和損耗特性等，分析推導(dǎo)出相關(guān)的理論公式，并利用Mat

3、hcad軟件編制計(jì)算程序根據(jù)分析結(jié)果繪制出理論曲線。 論文利用大型電磁場(chǎng)軟件MAFIA和微波工作室對(duì)介質(zhì)板支撐的單面微帶型曲折線慢波結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬，利用周期性邊界條件對(duì)單個(gè)周期進(jìn)行研究，分析其場(chǎng)分布特性，計(jì)算了單個(gè)周期相移與諧振頻率的關(guān)系，并繪出色散特性的模擬曲線，與理論結(jié)果進(jìn)行比較，兩者基本一致。研究了用電磁場(chǎng)仿真軟件計(jì)算微帶型曲折線慢波結(jié)構(gòu)耦合阻抗的方法，通過(guò)公式法計(jì)算并做出其耦合阻抗的特性曲線，對(duì)微帶型慢波電路中的損

4、耗特性及S參數(shù)也進(jìn)行了模擬分析，發(fā)現(xiàn)在高頻段端口的傳輸反射特性較差。通過(guò)改變慢波系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)如微帶的厚度、微帶的寬度和支撐介質(zhì)的厚度等，研究分析了對(duì)其色散特性、耦合阻抗和傳輸損耗特性的影響，通過(guò)改變微帶寬度與微帶間隙的比值，可以提高工作頻率，改善其色散特性：在小尺寸情況下，工作頻率得到大幅提升，色散曲線也得到明顯的改善。 論文將計(jì)算機(jī)模擬方法應(yīng)用于其它的慢波結(jié)構(gòu)中，如介質(zhì)桿支撐的微帶型曲折線和葉片加載波導(dǎo)型慢波結(jié)構(gòu)，對(duì)其冷