Ka波段1kW級(jí)螺旋線行波管高頻特性與注波互作用研究.pdf

1、Ka波段1kW級(jí)螺旋線行波管，是指在工作頻段內(nèi)輸出功率至少達(dá)到1kW的螺旋線行波管。目前，螺旋線行波管通常應(yīng)用于需求為中小功率的領(lǐng)域，而發(fā)展和研究大功率螺旋線行波管，對(duì)于我國軍事相關(guān)領(lǐng)域有著重要的意義。
　　本論文主要分析對(duì)比了三種夾持桿類型的慢波結(jié)構(gòu)的高頻特性，并結(jié)合研究課題，確定了一種可以工作在Ka波段(32GHz~36GHz)、且輸出功率可以達(dá)到1kW的慢波結(jié)構(gòu)。輸入結(jié)構(gòu)采用了同軸線耦合結(jié)構(gòu)，由于同軸線耦合結(jié)構(gòu)不能承載1kW

2、的輸出功率，輸出結(jié)構(gòu)就采用了同軸線過渡到波導(dǎo)的一種結(jié)構(gòu)，并通過仿真軟件對(duì)整管的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到比較理想的傳輸性能。最后對(duì)整管進(jìn)行了注-波互作用仿真模擬，得出了輸出功率、增益及電子效率等輸出參數(shù)，可從結(jié)果看出所設(shè)計(jì)1kW級(jí)螺旋線行波管有較好的輸出參數(shù)，基本符合設(shè)計(jì)要求，為以后實(shí)際制管提供了一定的參考價(jià)值。本論文的主要工作如下：
　　1.介紹了國內(nèi)外有關(guān)大功率螺旋線行波管的發(fā)展?fàn)顩r以及它的工作原理。
　　2.探索了結(jié)構(gòu)

3、尺寸變化對(duì)高頻特性的影響，并結(jié)合課題，確定了適用于輸出功率達(dá)到1kW的慢波結(jié)構(gòu)。
　　3.設(shè)計(jì)了輸入、輸出結(jié)構(gòu)，并對(duì)整個(gè)管子的傳輸特性進(jìn)行了優(yōu)化仿真，得到在工作頻段內(nèi)的電壓駐波比小于1.46。利用CAD軟件UG對(duì)輸出結(jié)構(gòu)進(jìn)行工程制圖，并加工組裝及實(shí)驗(yàn)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果說明了工程化輸出結(jié)構(gòu)的可行性。
　　4.利用軟件ORION大體確定了Ka波段1kW級(jí)螺旋管行波管的相關(guān)參數(shù)。由于軟件ORION在進(jìn)行注-波互作用時(shí)認(rèn)為輸能結(jié)構(gòu)是理想

4、的，有些參數(shù)不準(zhǔn)確，所以利用軟件CST對(duì)所需要的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得到了一組理想的工作參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)。仿真結(jié)果顯示：所設(shè)計(jì)的 Ka波段1kW級(jí)螺旋管行波管在工作頻段32GHz~36GHz內(nèi)，頻率36GHz所對(duì)應(yīng)的輸出功率最小，只有850W，而其它頻率所對(duì)應(yīng)的輸出功率都在1kW附近，最大為1066.83W，增益都大于41.8dB，電子效率都大于15％。
　　目前來說，對(duì)于1kW級(jí)螺旋線行波管的研究在國內(nèi)外還屬空白。通常情況下，螺旋線行波