新型寬帶大功率毫米波帶狀注行波管關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì).pdf

1、行波管作為真空電子器件家族中市場占有率最高的一種器件，在國防安全，科學(xué)研究，衛(wèi)星通信等方面具有廣泛的應(yīng)用。慢波結(jié)構(gòu)作為行波管的核心部件，其性能的優(yōu)劣直接影響行波管的性能。包括中國在內(nèi)的世界上很多軍事科技強(qiáng)國相繼開展了對應(yīng)新型慢波結(jié)構(gòu)的探索工作。2010年電子科技大學(xué)許雄博士提出一種適用于帶狀電子注工作的正弦波導(dǎo)，并初步研究證明了正弦波導(dǎo)是一種具有諸多優(yōu)點(diǎn)的新型慢波結(jié)構(gòu)。本論文基于常規(guī)正弦波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)對W波段千瓦級(jí)行波管與140GHz正弦

2、波導(dǎo)行波管做了進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)工作，為充分挖掘正弦波導(dǎo)的潛力以及后續(xù)的實(shí)驗(yàn)研究提供相應(yīng)的解決方案。具體工作包括：
　　1.全面比較正弦波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)與半周期交錯(cuò)雙柵慢波結(jié)構(gòu)傳輸與反射方面的性能。從相同工作電壓與相同外觀尺寸兩個(gè)方面對兩種結(jié)構(gòu)傳輸與反射方面的性能進(jìn)行比較。通過比較證實(shí)了正弦波導(dǎo)在傳輸與反射方面的性能均優(yōu)于半周期交錯(cuò)雙柵，證明了正弦波導(dǎo)是一種傳輸與反射性能優(yōu)良慢波結(jié)構(gòu)。同時(shí)設(shè)計(jì)了一種適用于正弦波導(dǎo)的新型階梯狀漸變集中衰減器

3、，通過與相同長度的常規(guī)H面加載的衰減器相比，本文所設(shè)計(jì)的新型衰減器在反射情況相當(dāng)?shù)那闆r下，具有更大的衰減量，這對縮短整管長度具有指導(dǎo)意義。
　　2.利用 HFSS和 CST的微波工作室與粒子工作室，基于常規(guī)正弦波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)和新型階梯狀漸變集中衰減器重新優(yōu)化設(shè)計(jì)了W波段千瓦級(jí)行波管。具體包括高頻特性的分析與注-波互作用的模擬。從模擬結(jié)果來看，所設(shè)計(jì)的W波段千瓦級(jí)正弦波導(dǎo)行波管的調(diào)諧帶寬達(dá)8GHz。91-98GHz頻段內(nèi)輸出的峰值功率

4、達(dá)1200W以上，93-97GHz頻段內(nèi)峰值輸出功率達(dá)到1300W。在陰極電流密度與互作用效率方面較許雄論文中的設(shè)計(jì)均有了改善。為后續(xù)試驗(yàn)研究提供了一種解決方案。
　　3.利用HFSS和CST設(shè)計(jì)了140GHz正弦波導(dǎo)行波管。模擬結(jié)果顯示本文所設(shè)計(jì)的行波管在130-150GHz范圍內(nèi)具有100W以上的連續(xù)波功率輸出。帶內(nèi)產(chǎn)生最大平均輸出功率達(dá)345W，最大增益達(dá)48.4dB，最大互作用效率達(dá)8.8％。同時(shí)相比文獻(xiàn)[60]中的設(shè)計(jì)電