毫米波慢波振蕩器研究.pdf

1、高功率毫米波器件是高功率微波技術(shù)的一個(gè)重要方向，而慢波器件是其中的一個(gè)重要分支，是目前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。本文對(duì)慢波器件進(jìn)行了比較深入、全面的研究，包括理論分析、數(shù)值計(jì)算、CST軟件模擬、MAGIC粒子模擬四個(gè)方面，取得了一定的研究成果。 首先，利用場(chǎng)匹配的方法，采用線性理論、Floquet定理，推導(dǎo)出盤(pán)荷加載周期慢波結(jié)構(gòu)的色散關(guān)系方程和耦合阻抗。應(yīng)用商業(yè)模擬軟件CSTMicrowave Studio仿真計(jì)算了盤(pán)荷加載慢波周期結(jié)構(gòu)

2、和變形盤(pán)荷加載周期慢波結(jié)構(gòu)的色散曲線，并與數(shù)值計(jì)算所得色散曲線進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。 其次，研究了幾種有效抑制過(guò)模慢波系統(tǒng)中模式競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)構(gòu)，這對(duì)于采用過(guò)模慢波結(jié)構(gòu)來(lái)增加功率容量，以提高微波輸出功率的方法是非常必要的。 再次，使用MAGIC程序?qū)煞N具有大口徑(即過(guò)模)慢波結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的毫米波慢波振蕩器進(jìn)行了粒子模擬研究，并采用抑制模式競(jìng)爭(zhēng)的不同方法來(lái)達(dá)到提高輸出毫米波功率和有效抑制競(jìng)爭(zhēng)模式。通過(guò)粒子模擬，觀察到了電子注與電磁波相互

3、作用的清晰的物理過(guò)程，研究了器件產(chǎn)生微波頻率和功率隨結(jié)構(gòu)參數(shù)和導(dǎo)引磁場(chǎng)的變化關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)：分段式變形盤(pán)荷加載慢波振蕩器在8毫米波段，注波互作用產(chǎn)生的微波功率高，頻譜質(zhì)量好。粒子模擬的結(jié)果表明：采用此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作頻率為35.2GHz的慢波振蕩器產(chǎn)生了650MW的微波輸出，工作模式為T(mén)M01模。而帶有前諧振腔的盤(pán)荷加載分段式慢波振蕩器工作在3毫米波段，又比不帶腔體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了更高的輸出功率，頻譜質(zhì)量也更好。粒子模擬的結(jié)果表明：工作頻率在1