由于行波管把大功率和寬頻帶很好兼顧的特點(diǎn)在眾多微波電真空器件中具有不可替代的地位。行波管從20世紀(jì)40年代被研制出來發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)能給出連續(xù)波千瓦級和脈沖兆瓦級的功率,它廣泛應(yīng)用于民用通訊衛(wèi)星,醫(yī)療診斷和國防軍事電子等眾多領(lǐng)域。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展和應(yīng)用環(huán)境的要求,大功率行波管成為了研究熱點(diǎn)。本文主要研究了Ka波段大功率行波管,慢波結(jié)構(gòu)分別采用了常規(guī)結(jié)構(gòu)和過截止兩種不同的設(shè)計方式,同時還設(shè)計了慢波結(jié)構(gòu)匹配良好的傳輸系統(tǒng)。目標(biāo)是在33-37GHz的頻帶內(nèi)產(chǎn)生大于5kW的功率輸出為以后更大輸出功率的行波管提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。另外本文還針對影響行波管性能的離子噪聲,開展離子噪聲影響因素及抑制方法研究。本文的主要研究內(nèi)容有:1、對慢波結(jié)構(gòu)的高頻特性理論進(jìn)行了詳細(xì)介紹,對慢波結(jié)構(gòu)不同的尺寸參數(shù)對其色散特性和耦合阻抗的影響進(jìn)行了細(xì)致分析,為確定慢波結(jié)構(gòu)具體的尺寸參數(shù)提供了理論依據(jù)。2、利用FWGTWT軟件進(jìn)行注波互作用軟件計算,得到在電壓24750V,電流2.5A的工作條件下,在33-37GHz工作頻段內(nèi)整體輸出功率大于5kW,頻帶內(nèi)整體電子效率大于10%,增益大于37dB。最后利用CST軟... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

行波管示意圖

第二章折疊波導(dǎo)行波管慢波結(jié)構(gòu)理論72.4折疊波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)描述圖2-1為折疊波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)的三維結(jié)構(gòu)圖，圖中長條圓柱表示的是電子注通道，圖中周期性蜿蜒曲折部分表示的是高頻信號傳輸路徑。其中波導(dǎo)寬邊長度用參數(shù)a表示、波導(dǎo)窄邊長度用參數(shù)b表示、直波導(dǎo)長度用參數(shù)s表示、軸向周期長度用參數(shù)p表示、電子注通道半徑用參數(shù)r表示。由于設(shè)計中色散平坦度和耦合阻抗是一對相互矛盾的參數(shù)，設(shè)計目標(biāo)對帶寬的要求又較高，因此為保證頻帶內(nèi)色散較為平坦且耦合阻抗也較高，因此要選取合適的慢波結(jié)構(gòu)的參數(shù)才能達(dá)到設(shè)計要求。圖2-1折疊波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)的三維結(jié)構(gòu)圖2.5高頻特性分析行波管的工作頻率及帶寬、工作電壓、電子效率、增益和等關(guān)鍵性技術(shù)指標(biāo)被慢波結(jié)構(gòu)的高頻特性決定。慢波結(jié)構(gòu)設(shè)計的好壞幾乎決定了行波管能否達(dá)到設(shè)計要求因此在慢波結(jié)構(gòu)設(shè)計中要選取合適的參數(shù)尺寸。進(jìn)而研究了解慢波結(jié)構(gòu)中不同的參數(shù)尺寸對色散特性和耦合阻抗的影響是十分必要的。在本節(jié)中通過控制變量法，每次保證慢波結(jié)構(gòu)其他參數(shù)不變的前提下，只改變慢波結(jié)構(gòu)其中一種參數(shù)并重復(fù)進(jìn)行，對比分析得到其對色散特性和耦合阻抗的影響，從而為得到滿足設(shè)計目標(biāo)的結(jié)構(gòu)參數(shù)提供參考依據(jù)。（1）波導(dǎo)寬邊長度a變化對慢波結(jié)構(gòu)高頻特性的影響采用控制變量法每次只控制波導(dǎo)寬邊長度a改變的情況下，重復(fù)三次通過HFSS計算畫圖得到慢波結(jié)構(gòu)的色散曲線對比圖和耦合阻抗曲線對比圖。

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文8圖2-2波導(dǎo)寬邊長度a變化時色散曲線對比圖圖2-3波導(dǎo)寬邊長度a變化時耦合阻抗曲線對比圖圖2-2色散曲線可以看出，同樣當(dāng)波導(dǎo)寬邊長度a增大時，保持橫坐標(biāo)不變在同一頻點(diǎn)處縱坐標(biāo)歸一化相速的數(shù)值減小，同一頻點(diǎn)處色散曲線的斜率變小曲線形狀變得平坦，但是在歸一化相速數(shù)值大小在低頻段的變化程度明顯大于高頻段。同樣從圖2-3可以看出，當(dāng)波導(dǎo)寬邊長度a增大時，保持橫坐標(biāo)不變在同一頻點(diǎn)處，觀察到縱坐標(biāo)同一頻點(diǎn)對應(yīng)的耦合阻抗數(shù)值減小，同一頻點(diǎn)處耦合阻抗的斜率變小，曲線形狀變得平坦，耦合阻抗在低頻段的變化程度明顯大于高頻段，整體工作頻率向高頻移動；通過上面的分析可以看出波導(dǎo)寬邊長度a對高頻特性影響程度很大，是需要重點(diǎn)關(guān)注的參數(shù)，因此要選取合適的參數(shù)十分重要。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[6]毫米波雷達(dá)的應(yīng)用和發(fā)展[J]. 石星.  電訊技術(shù). 2006(01)
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博士論文
[1]毫米波新型曲折波導(dǎo)行波管的研究[D]. 何俊.電子科技大學(xué) 2010

碩士論文
[1]微波輸能窗理論與設(shè)計[D]. 張剛.電子科技大學(xué) 2015
[2]我軍武器裝備信息化的戰(zhàn)略研究[D]. 劉華.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2004



本文編號：3285619