新型曲折波導(dǎo)行波管的研究.pdf

1、曲折波導(dǎo)行波管因具有功率容量大，散熱能力強(qiáng)，制造成本較低，結(jié)構(gòu)牢固，工藝簡單，工作穩(wěn)定壽命較長等諸多優(yōu)點(diǎn)，以在高功率微波領(lǐng)域內(nèi)成為一顆廣受關(guān)注的新星。各界對(duì)曲折波導(dǎo)的研究與應(yīng)用也越來越深入。然而曲折波導(dǎo)行波管雖然較之耦合腔行波管有更簡單的結(jié)構(gòu)和加工工藝制成，但其耦合阻抗卻比耦合腔行波管小。針對(duì)這一問題，本文提出兩種結(jié)構(gòu)改進(jìn)方法以提高曲折波導(dǎo)行波管慢波線上注-波的耦合阻抗——加帽結(jié)構(gòu)和矩形槽加載結(jié)構(gòu)。該兩種新結(jié)構(gòu)分別基于工作于V波段的常規(guī)

2、彎曲曲折波導(dǎo)行波管和工作于Ka波段的常規(guī)直角曲折波導(dǎo)行波管進(jìn)行改進(jìn)。
　　通過“加帽”，縮小了絕對(duì)帶寬的同時(shí)大幅增加了曲折波導(dǎo)行波管的耦合阻抗。新型行波管工作于60GHz中心頻率的耦合阻抗較常規(guī)結(jié)構(gòu)增加百分比近50％。本中詳盡的通過計(jì)算機(jī)仿真軟件分析了結(jié)構(gòu)變化對(duì)色散、耦合阻抗和歸一化相速的影響。并更進(jìn)一步地深入分析和對(duì)比了常規(guī)曲折波導(dǎo)和新型結(jié)構(gòu)曲折波導(dǎo)的注-波互作用。發(fā)現(xiàn)在保證工作條件相似的前提下，新結(jié)構(gòu)較原結(jié)構(gòu)的輸出增益高出10

3、dB，電子效率更是提到約8.3%。為對(duì)互作用效率有嚴(yán)格要求的衛(wèi)星通信所使用的行波管放大器提供了一種十分有效的方案。
　　之后本文又提出一結(jié)構(gòu)——矩形槽加載直角曲折波導(dǎo)行波管。通過在直角曲折波導(dǎo)彎曲段內(nèi)側(cè)加載矩形槽，可以進(jìn)一步有效提高曲折波導(dǎo)行波管注-波互作用的耦合阻抗。
　　因?yàn)樵O(shè)計(jì)需求不同，曲折波導(dǎo)也可能產(chǎn)生設(shè)計(jì)者意愿之外的結(jié)果。比如，曲折波導(dǎo)產(chǎn)生某一頻率的自激振蕩，又比如需要抑制在特定曲折波導(dǎo)中存在的高次模如TE20模等

4、。如果需要工作在高次模如TE20模，也可用此方法抑制基模TE10模。即需要抑制特定頻率的電磁場(chǎng)能量，則可使用本文提出的又一種新型曲折波導(dǎo)結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)——衰減紐扣。在曲折波導(dǎo)特定模式場(chǎng)強(qiáng)的最強(qiáng)處，將波導(dǎo)中的電磁場(chǎng)耦合進(jìn)填充有衰減介質(zhì)的諧振腔中。通過在該衰減紐扣中對(duì)特定頻率點(diǎn)的電磁場(chǎng)諧振而達(dá)到衰減的目的。通過改變衰減紐扣的半徑和長度可以有針對(duì)性改變需要衰減的電磁場(chǎng)的頻率。使用計(jì)算機(jī)仿真軟件模擬求得加載了衰減紐扣的曲折波導(dǎo)行波管的傳輸系數(shù)S2