Ka波段新型慢波系統(tǒng)理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、曲折波導(dǎo)憑借其頻帶寬、易加工、功率容量大等特點(diǎn)，受到了廣泛的關(guān)注，在國(guó)防安全，科學(xué)研究，衛(wèi)星通信等方面具有廣泛的應(yīng)用。慢波系統(tǒng)作為行波管中注-波互作用的核心部件，其性能水平?jīng)Q定了整個(gè)行波管的水平。但是由于傳統(tǒng)曲折波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)的耦合阻抗較低，限制了其輸出功率的提升。為了提高曲折波導(dǎo)的輸出功率、增益等參數(shù)，本文研究了一種Ka波段新型雙脊加載曲折波導(dǎo)行波管，對(duì)它的色散特性和耦合阻抗特性進(jìn)行了模擬，并用三維粒子模擬軟件 CST對(duì)這種新型行波管的

2、注-波互作用過(guò)程進(jìn)行了模擬分析，結(jié)果證明它的耦合阻抗比同頻帶的常規(guī)曲折波導(dǎo)高，同時(shí)電子效率和增益也更高。論文主要的工作如下：
　　1.設(shè)計(jì)了Ka波段新型雙脊曲折波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)。描述了慢波結(jié)構(gòu)的高頻特性理論，利用 HFSS高頻仿真軟件對(duì)慢波結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬，研究了各結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)其高頻特性的影響，將優(yōu)化后的仿真結(jié)果與常規(guī)曲折雙脊波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，該慢波結(jié)構(gòu)的耦合阻抗比常規(guī)曲折波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)的高。
　　2.設(shè)計(jì)了行波管的輸入輸出結(jié)

3、構(gòu)和衰減器，利用 HFSS高頻仿真軟件對(duì)該曲折雙脊波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)的傳輸特性進(jìn)行了仿真模擬，測(cè)得整管的電壓駐波比小于1.3，并用 CST粒子工作室對(duì)其注-波互作用進(jìn)行了研究，得到該新型雙脊加載曲折波導(dǎo)行波管在中心頻率30GHz附近處有450W的輸出功率，增益也達(dá)到40.7dB，在29~31GHz頻段內(nèi)輸出功率達(dá)400W以上，電子效率大于10％。
　　3.Ka波段新型雙脊加載曲折波導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)研究，用 UG軟件對(duì)輸入輸出結(jié)構(gòu)、慢波線(xiàn)和衰減器

4、進(jìn)行了制圖，并組裝測(cè)試，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)和軟件模擬結(jié)果比較吻合。
　　4.設(shè)計(jì)了一種加載了超材料的 Ka波段新型雙脊加載曲折波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)，用HFSS高頻仿真軟件對(duì)其高頻特性進(jìn)行了仿真模擬，并與常規(guī)曲折波導(dǎo)進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)加載了超材料的Ka波段新型雙脊加載曲折波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)的尺寸比未加入超材料的普通曲折波導(dǎo)大1.2倍，然后用ORION軟件對(duì)新結(jié)構(gòu)進(jìn)行了互作用的模擬，仿真結(jié)果表明：整管增益大于37dB，輸出功率大于410W，為后面的設(shè)計(jì)提