人造周期材料衰減器設(shè)計(jì)及其在平面行管中的應(yīng)用.pdf

1、近年來，隨著衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，W頻段以其頻帶寬、干擾少等優(yōu)點(diǎn)備受關(guān)注。真空器件高功率放大器是衛(wèi)星通信的重要設(shè)備之一。如何設(shè)計(jì)出高頻率、寬頻帶、高增益、小型化的行波管(TWT)是滿足衛(wèi)星通信要求的重要研究?jī)?nèi)容。平面慢波結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)克服了傳統(tǒng)三維慢波結(jié)構(gòu)在小型化過程中存在的一些結(jié)構(gòu)和性能上的固有缺陷，并易于進(jìn)行微細(xì)加工和批量生產(chǎn)。與此同時(shí)，由于人工超材料(metamaterial)結(jié)構(gòu)具有可自由設(shè)計(jì)高吸收率頻段的特性，成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)

2、之一。metamaterial結(jié)構(gòu)體由于重量輕、厚度薄符合TWT小型化、平面化的發(fā)展趨勢(shì)，具有替代傳統(tǒng)涂覆層衰減器的優(yōu)勢(shì)。
　　本文從TWT小型化、集成化的角度出發(fā)，提出了應(yīng)用于微帶曲折線慢波結(jié)構(gòu)(MML-SWS)的超材料吸波器(MA)，使其能夠在電磁波平行入射的條件下形成多個(gè)吸收峰，滿足平面TWT對(duì)于高頻信號(hào)衰減的要求。基于以上所述，本文重點(diǎn)研究了連通矩形諧振環(huán)(CRR)吸波器的設(shè)計(jì)及其在平面TWT中的應(yīng)用。
　　通過獲取

3、metamaterial的本構(gòu)參數(shù)能夠設(shè)計(jì)出使其在特定頻段產(chǎn)生吸收峰的結(jié)構(gòu)參數(shù)。本文概述了本構(gòu)參數(shù)的獲取方法，介紹了基于等效傳輸線理論的反演算法，通過測(cè)量（仿真）S參量來計(jì)算本構(gòu)參數(shù)，能夠計(jì)算平面導(dǎo)波系統(tǒng)中電磁波平行于metamaterial傳輸?shù)那闆r，從而有助于設(shè)計(jì)用于平行波傳輸?shù)腗A。
　　采用以上計(jì)算方法，設(shè)計(jì)了一種CRR MA，其結(jié)構(gòu)單元由中央的金屬塊連接四個(gè)CRR組成。通過調(diào)整其結(jié)構(gòu)參數(shù)和排列方式，設(shè)計(jì)出了吸收峰位于特定

4、位置的吸波器，并在低頻波段進(jìn)行了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和仿真結(jié)果一致，表明了設(shè)計(jì)的正確性和MA的實(shí)用性。
　　在此基礎(chǔ)上，針對(duì)U型MML-SWS開展了MA的應(yīng)用研究。首先，建模并仿真了U型微帶曲折線，使其擁有較好的冷特性。根據(jù)冷特性計(jì)算結(jié)果，設(shè)計(jì)了滿足該微帶曲折線行波放大要求的吸波器，設(shè)計(jì)的吸收峰位于輸入信號(hào)返波和諧波波段，針對(duì)這些波段進(jìn)行信號(hào)抑制，確保輸入信號(hào)的放大。將MA和傳統(tǒng)的涂覆層衰減器分別加載于慢波結(jié)構(gòu)(SWS)，對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)