超寬帶螺旋線行波管設(shè)計.pdf

1、螺旋線行波管寬頻帶、高功率、高效率以及高增益的特性使其廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、電子干擾、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域。特別是電子干擾與抗干擾技術(shù)的飛速發(fā)展,需要螺旋線行波管具有更寬的工作頻帶和更高的輸出功率,因此深入研究螺旋線行波管拓寬工作頻帶和提高輸出功率的方法,具有重要的理論價值和現(xiàn)實(shí)意義。本論文針對一只工作頻段為2~6GHz的螺旋線行波管,旨在實(shí)現(xiàn)超寬頻帶內(nèi)的大功率輸出,主要采用模擬仿真和實(shí)物測試手段,重點(diǎn)對該管高頻結(jié)構(gòu)和輸能裝置進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。本論文

2、的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　1)運(yùn)用HFSS軟件完成了2~6GHz螺旋線行波管的高頻結(jié)構(gòu)設(shè)計工作,并就扇形加載翼片的尺寸參數(shù)對高頻特性的影響進(jìn)行了研究分析,較好實(shí)現(xiàn)了慢波結(jié)構(gòu)在超寬頻帶內(nèi)保持平坦色散的目標(biāo)。
　　2)利用ORION軟件設(shè)計了慢波電路,重點(diǎn)研究了不同螺距跳變方式對注-波互作用的影響,分析了螺距正跳變抑制二次諧波增長的機(jī)理,并通過模擬仿真得到了初步驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上提出了一種新的螺距負(fù)-正跳變技術(shù),綜合了螺距正跳

3、變和螺距負(fù)跳變各自的優(yōu)勢,很好地解決了提升基波輸出功率和抑制二次諧波增長的矛盾,為超寬頻帶行波管設(shè)計提供了新思路。
　　3)研究了一種新的諧波抑制技術(shù)——磁場跳變技術(shù),利用磁場改變電子注的形態(tài)、質(zhì)量和各次諧波的相對相位,有效抑制了二次諧波增長,并將二次諧波能量轉(zhuǎn)化為基波功率輸出,為行波管設(shè)計探索了一種新方法。同時分析研究了電子注徑向速度變化對注-波互作用的影響,并對借助該影響實(shí)現(xiàn)增大基波輸出、抑制二次諧波的可能性進(jìn)行了初步探討。<

4、br>　　4)在 CST軟件中對螺旋線行波管的輸能機(jī)構(gòu)進(jìn)行建模仿真,優(yōu)化得到了具有低反射系數(shù)的輸能結(jié)構(gòu),并就如何使輸能裝置與螺旋線實(shí)現(xiàn)匹配連接作了對比分析,提出了一種漸變平滑的連接方式,將整管的駐波比降到了1.24以下,有效提升了超寬帶行波管的傳輸性能。
　　5)完成了產(chǎn)品實(shí)物測試,將理論仿真結(jié)果與初樣實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,分析了其數(shù)據(jù)變化趨勢和存在差異的原因;并就實(shí)物實(shí)測數(shù)據(jù)中突出存在的“低頻端電子散焦嚴(yán)重、基波輸出功率偏低”的問題