【摘要】：三軸速調管放大器(TKA)是高功率微波在X波段實現(xiàn)相干功率合成的一種重要器件,TKA工作過程中可能出現(xiàn)的自激振蕩會對其性能造成嚴重影響。因此,開展TKA中自激振蕩的診斷技術研究對于分析和抑制自激振蕩具有重要意義。本論文提出了一種基于透波介質和金屬鍍層的新型波導耦合結構,在對該結構進行理論分析和仿真研究的基礎上,設計了TKA自激振蕩診斷系統(tǒng),開展了單間隙輸出腔TKA和雙間隙輸出腔TKA自激振蕩頻率、模式、脈寬及功率比等方面的實驗研究。論文的主要內容如下:1、介紹了TKA群聚腔內的自激振蕩特性,分析了采用磁探針和耦合孔兩種方法對自激振蕩進行診斷的可行性。結果表明,磁探針雖然使用靈活,但存在響應頻率受限,造價高等缺點;傳統(tǒng)的耦合孔結構基本可以適應自激振蕩使用要求,但存在結構復雜、真空密封困難等問題。2、提出了一種基于透波介質和金屬鍍層的新型波導耦合結構,該結構具有外形簡單緊湊,無需外部密封等優(yōu)點。利用CST仿真軟件,對耦合孔半徑、耦合孔厚度和高分子層厚度等影響耦合度的參數(shù)進行了研究。結果表明,耦合孔半徑和厚度對耦合度影響較大,耦合孔半徑大于2mm時,出現(xiàn)多個諧振點,根據(jù)仿真結果并結合具體加工工藝,確定耦合孔半徑為2mm,厚度為0.1mm,高分子層厚度為3mm,在9.375GHz時設計耦合度約-35dB。利用三維粒子模擬軟件,對耦合器在熱腔條件下的性質進行了研究,并對耦合器在X波段TKA上的應用進行了模擬,仿真結果顯示,該耦合器可以實現(xiàn)對TKA腔內X波段自激振蕩的診斷。3、根據(jù)自激振蕩診斷需求,完成了對耦合器的加工,并利用矢量網(wǎng)絡測試儀進行了冷腔實驗,結果表明,在9.375GHz時,器件耦合度為-25.68dB,在11.5GHz時,器件耦合度為-32.07dB,滿足設計要求。搭建了基于耦合器的TKA自激振蕩診斷系統(tǒng),進而分別對單間隙和雙間隙TKA進行了在線診斷,實驗結果表明,對單間隙TKA來說,在其工作導引磁場范圍內,漂移管內的自激振蕩頻率主要為9.92GHz和10.85GHz,其在漂移管內對應的模式分別為TE21模式和TE51模式,自激振蕩總功率約為500W。對雙間隙TKA來說,在其工作導引磁場范圍內,漂移管內的自激振蕩頻率主要為9.36GHz和10.91GHz,其在漂移管內對應的模式分別為TEM模式和TE51模式,自激振蕩總功率在10kW量級,并且TE51模式的自激振蕩隨磁場增加而逐漸減小。
【圖文】：

國防科學技術大學研究生院碩士學位論文科技大學戚祖敏博士提出了一種改進型 TKA 結構[40]。如圖 1側向饋入式輸入腔結構，輸入波導為兩個對稱的矩形波導；軸互作用腔；輸出腔采用單間隙或多間隙同軸互作用腔結構；同軸波導作為漂移管相互連接[40]。計 TKA 時，需要綜合考慮功率容量和雜模振蕩兩種因素，，選和同軸漂移管內外導體半徑，戚博士設計的 TKA 的電子束半管內導體半徑為 35mm，外導體內半徑為 45mm，磁場線圈第一段漂移管長度為 110mm[40]。

國防科學技術大學研究生院碩士學位論文遠場測量結果不能作為自激振蕩診斷的依據(jù)，只能起到對比參照的作用。基于以上原因，為獲得自激振蕩的相關信息，需要發(fā)展一種針對 TKA 腔內的電磁場診斷技術，為解決自激振蕩問題提供技術支撐。1.3 自激振蕩電磁場診斷工具研究現(xiàn)狀常見的電磁場診斷工具包括電探針、磁探針和波導耦合器等�？紤]到 TKA漂移管結構緊湊、內外導體間距小、外部空間受磁場線圈限制等因素，本論文重點調研了磁探針與波導耦合器這兩種結構相對簡單，使用方便的診斷工具。1.3.1 磁探針在電磁場診斷中的應用磁探針[41]-[43]實質上是一個放置于待測空間中的導電線圈，由于探針線圈尺寸很小，截面半徑一般為毫米量級，所以一般設計為探針的形式，插入到待測空間中，其結構及安裝示意圖如圖 1.4、圖 1.5 所示：
【學位授予單位】：國防科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN122;TN722

【參考文獻】

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本文編號：2562089