18-40GHz連續(xù)波螺旋線(xiàn)行波管注-波互作用的研究.pdf

1、螺旋線(xiàn)行波管是微波電真空器件中最為重要的一類(lèi)器件，由于其所具有的寬頻帶、高增益、以及高輸出功率等一系列優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用到電子對(duì)抗、雷達(dá)、以及衛(wèi)星通信等領(lǐng)域。本文主要以18-40GHz寬帶連續(xù)波螺旋線(xiàn)行波管項(xiàng)目為依托展開(kāi)研究，主要對(duì)螺旋線(xiàn)慢波結(jié)構(gòu)的高頻特性以及注-波互作用進(jìn)行研究。論文的主要工作如下：
　　1.利用仿真軟件 HFSS對(duì)項(xiàng)目方所給定的螺旋線(xiàn)慢波結(jié)構(gòu)的高頻特性進(jìn)行仿真計(jì)算，重點(diǎn)介紹了慢波結(jié)構(gòu)的色散特性、耦合阻抗特性、以

2、及衰減常數(shù)的仿真計(jì)算。通過(guò)介質(zhì)夾持桿和金屬翼片加載等方式，在18-40GHz的工作頻率范圍內(nèi)，該慢波結(jié)構(gòu)具有較為平坦的色散特性，并且在一定的工作頻率范圍內(nèi)呈現(xiàn)出反常色散的特性，這有利于二次諧波的抑制。在此基礎(chǔ)之上，我們分析了螺旋線(xiàn)慢波結(jié)構(gòu)的參數(shù)發(fā)生變化時(shí)對(duì)高頻特性產(chǎn)生的影響，主要包括螺旋線(xiàn)的螺距、內(nèi)徑、寬度、以及厚度變化對(duì)高頻特性所產(chǎn)生的影響，從而為高頻結(jié)構(gòu)的參數(shù)選取提供參考。
　　2.在高頻特性仿真的基礎(chǔ)之上，將所得到的高頻特性

3、數(shù)據(jù)代入到2.5D大信號(hào)程序仿真軟件中，即可進(jìn)行注-波互作用的仿真及優(yōu)化。通過(guò)項(xiàng)目方所給定的技術(shù)指標(biāo)，確定計(jì)算所需的高頻特性參數(shù)。我們計(jì)算了均勻螺距慢波電路所對(duì)應(yīng)的飽和輸出功率以及電子效率，計(jì)算結(jié)果表明：當(dāng)采用均勻螺距慢波電路時(shí)，在18-40GHz的工作頻率范圍內(nèi)，尤其是在工作頻率范圍的高頻點(diǎn)處，飽和輸出功率以及電子效率均達(dá)不到項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)的要求。因此，我們采用螺距跳變技術(shù)來(lái)進(jìn)行慢波電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)2.5D大信號(hào)程序仿真計(jì)算得到：當(dāng)