V波段新型慢波結(jié)構(gòu)行波管的研究.pdf

1、V波段作為毫米波頻段一個重要的大氣衰減窗口，在軍事和民用領域都顯示出了巨大的應用潛力。目前，相對于美國、日本和歐洲等，我國對該波段資源的開發(fā)和利用顯得相對滯后。為滿足日趨復雜的戰(zhàn)術軍事通信和信息對抗的需要，并進一步提升我國毫米波電真空器件的理論和關鍵技術水平，開展對該波段的研究工作具有重要的理論和現(xiàn)實意義。本論文以 V波段行波管為選題，以新型全金屬慢波結(jié)構(gòu)為主線，重點研究了兩類新型的全金屬慢波結(jié)構(gòu)在 V波段行波管中的應用。本論文的主要工

2、作和創(chuàng)新點總結(jié)如下：
　　1.利用曲折波導慢波結(jié)構(gòu)完成了對一只V波段連續(xù)波行波管的優(yōu)化設計，包括慢波結(jié)構(gòu)、互作用電路、高頻能量耦合系統(tǒng)以及聚焦磁系統(tǒng)等，并率先在國內(nèi)開展了對V波段曲折波導行波管的實驗研究。
　　2.為了提高曲折波導行波管的輸出功率，提出了一種新型的帶狀注曲折波導慢波結(jié)構(gòu)，并利用該結(jié)構(gòu)和帶狀電子注作為注-波互作用電路，完成了對V波段大功率行波管的設計。研究結(jié)果表明：采用帶狀電子注能極大地增加互作用面積，從而可以

3、在不增加電流密度的情況下獲得更大的輸出功率。同時，只要帶狀電子注通道的尺寸選擇合適，對行波管的帶寬和電子效率影響不大，這為今后研制 V波段大功率行波管提供了一個不錯的思路和很好的解決方案。
　　3.提出了一種新型的寬帶大功率慢波結(jié)構(gòu)－V型曲折矩形槽慢波結(jié)構(gòu)，并利用該結(jié)構(gòu)完成了對 V波段行波管互作用電路的設計。研究結(jié)果表明：該結(jié)構(gòu)能在保持良好工作性能的同時增加互作用面積，從而可以在不增加電流密度的情況下采用更大的電子注電流，因而能獲

4、得更大的輸出功率。同時，該結(jié)構(gòu)是一個典型的二維結(jié)構(gòu)，且不需要單獨加工電子注通道，加工和裝配都十分簡單。因此，V型曲折矩形槽慢波結(jié)構(gòu)是一種有潛力的寬帶大功率毫米波慢波結(jié)構(gòu)，它的提出將對寬帶大功率毫米波輻射源的發(fā)展起到積極的推動作用。
　　4.提出了一種適用于重入式雙交錯梯形線耦合腔慢波結(jié)構(gòu)的輸入/輸出耦合結(jié)構(gòu)，很好地解決了外部電路與慢波結(jié)構(gòu)之間的能量耦合問題，并將該結(jié)構(gòu)成功應用于V波段行波管的設計之中，完成了對一只100 W重入式雙

5、交錯梯形線耦合腔行波管的具體設計。研究結(jié)果表明：相比曲折波導行波管，在電子注電壓基本相同的情況下，重入式雙交錯梯形線耦合腔行波管具有更大的輸出功率和更高的電子效率，且通過調(diào)節(jié)電子注電壓能使其工作帶寬拓展至與曲折波導相當，這為我們研制V波段大功率行波管提供了又一優(yōu)選方案。
　　5.為三槽梯形線耦合腔慢波結(jié)構(gòu)提出了一種匹配良好的輸入/輸出能量耦合結(jié)構(gòu)，很好地解決了與外電路之間的能量耦合問題，并利用該結(jié)構(gòu)和一個長寬比為5:1的帶狀電子注