Q波段高效率折疊波導行波管的研究.pdf

1、在行波管中,一直以來研究的重點都是耦合腔行波管和螺旋線行波管。耦合腔行波管耦合阻抗高,輸出功率高,但是帶寬一直是個問題;螺旋線行波管帶寬寬,但是散熱和輸出功率不是很理想。為了綜合這兩種行波管器件的優(yōu)缺點,近年來,一種新型慢波結構行波管越來越受到研究者們的重視——折疊波導行波管。這種新型的慢波結構為全金屬結構,散熱好,耦合阻抗較高,帶寬寬,而且加工簡單。隨著工作頻率的不斷提高,折疊波導行波管的優(yōu)勢越來越明顯。在毫米波和亞毫米波器件中有很大

2、競爭力。Q波段折疊波導行波管由于其頻段優(yōu)勢,在衛(wèi)星通信、雷達等方面都有著廣泛的應用。本文在對 Q波段折疊波導的發(fā)展史、研究意義、研究現(xiàn)狀做簡單介紹后,設計了一支工作在43.5~45.5GHz頻段內(nèi)的折疊波導行波管。該管的電子效率達到7％,輸出功率達到150W,整管平均增益達到40dB以上。而后又引入了相速漸變技術,使得電子效率提高了7％左右。研究內(nèi)容主要有:
　　1、折疊波導慢波結構。我們對折疊波導慢波結構的等效電路模型做了一個理

3、論分析。而后對折疊波導的慢波結構的非線性大信號理論做了分析,并以該理論為基礎在MATLAB中實現(xiàn)了一維非線性大信號的仿真工作,為近一步的優(yōu)化做了參考。我們在HFSS中對慢波結構的冷參數(shù)進行了仿真優(yōu)化,并對結構中各尺寸參數(shù)對冷參數(shù)的影響做了詳細的分析。最后,在TAU中仿真優(yōu)化出了一組互作用參數(shù),基本達到設計要求。
　　2、周期永磁聚焦系統(tǒng)、輸入輸出結構和衰減器。對于上述慢波結構,我們經(jīng)過理論計算,設計了一個周期永磁聚焦系統(tǒng)。然后在F

4、EMM軟件中進行了仿真優(yōu)化,得出了一個基本符合設計要求的周期永磁聚焦系統(tǒng)。對于輸入輸出結構,我們在參考電子科技大學電真空實驗室老師們的研究后,采用了一種雙曲圓弧漸變的結構,從結果上來看,反射很小。衰減器同樣是在借鑒前面老師們的研究后,采用了以滲碳氧化鈹為材料的變形E面楔形漸變結構,達到了設計要求。
　　3、相速漸變技術。為了提高效率和輸出功率。我們在前面設計的基礎上引用了相速漸變技術,將行波管分為三段結構。從結果上來看,還是取得了