翼片加載螺旋線慢波系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、本論文主要對(duì)寬帶行波管的高頻慢波電路—翼片加載螺旋線慢波系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和軟件模擬，詳細(xì)分析了翼片加載螺旋線慢波系統(tǒng)色散特性和耦合阻抗的測量方法，建立了一套基于Agilent矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測量裝置，應(yīng)用這套裝置分別測量了有和無翼片加載螺旋慢波系統(tǒng)的色散特性和耦合阻抗，并對(duì)兩種集中衰減器的衰減量進(jìn)行了測量。為了消除待測系統(tǒng)輸入、輸出端口反射的影響，通過建立等效微波網(wǎng)絡(luò)模型和傳輸矩陣的方法推導(dǎo)出用于修正實(shí)驗(yàn)測量值△φ(微擾前后螺旋慢波系統(tǒng)

2、的相位移變化)的公式。對(duì)集中衰減器衰減量進(jìn)行測量時(shí)也充分考慮了端口反射的影響，對(duì)傳輸參量→S21的幅值進(jìn)行了修正。利用HFSS軟件模擬了實(shí)驗(yàn)測量的幾種慢波結(jié)構(gòu)的色散特性和耦合阻抗，模擬時(shí)考慮了高次空間諧波對(duì)耦合阻抗的影響。模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果有較好的一致性。 一、分析了翼片加載螺旋慢波系統(tǒng)色散特性和耦合阻抗測量的基本方法，詳細(xì)推導(dǎo)了耦合阻抗的微擾理論，包括介質(zhì)諧振微擾、介質(zhì)非諧振微擾和金屬絲非諧振微擾理論。實(shí)際測量時(shí)，由于將螺旋慢

3、波系統(tǒng)兩端短路構(gòu)成諧振腔較為困難，因此測量色散特性通常使用行波法，測量耦合阻抗通常使用非諧振微擾法。由于具有一定長度和強(qiáng)度的細(xì)介質(zhì)桿難于加工制作，因而采用金屬絲非諧振微擾法測量耦合阻抗。軟件模擬中，耦合阻抗的計(jì)算采用廣泛使用的介質(zhì)諧振微擾法。 二、加工和建立了基于Agilent矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的實(shí)驗(yàn)裝置，應(yīng)用這套裝置分別測量了兩個(gè)不同翼片加載和一個(gè)無翼片加載螺旋慢波系統(tǒng)的色散特性和耦合阻抗。建立了等效微波網(wǎng)絡(luò)模型，采用傳輸矩陣的方

4、法推導(dǎo)出修正微擾前后相位移變化△φ的公式，有效的減小了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的波動(dòng)，部分消除了待測系統(tǒng)輸入、輸入端口反射的影響；集中衰減器衰減量的測量同樣考慮了輸入、輸出端口反射的影響，修正了實(shí)驗(yàn)測量的→S21幅值。 三、使用HFSS軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行建模，采用準(zhǔn)周期邊界和介質(zhì)諧振微擾法計(jì)算了色散特性和耦合阻抗。在耦合阻抗的模擬中考慮了高次空間諧波對(duì)基波場耦合阻抗的影響，結(jié)果表明高次空間諧波對(duì)基波場耦合阻抗的影響不大。模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果有較好