毫米波新型曲折波導慢波結(jié)構的研究.pdf

1、行波管在雷達、衛(wèi)星通信、電子對抗、測量和遙感等領域都有著重要的應用。作為毫米波源器件，它具有高可靠性、穩(wěn)定性、較大的帶寬以及可觀的輸出功率。慢波結(jié)構作為行波管中放大激勵微波能量的核心部件，直接決定了行波管的發(fā)展水平。在傳統(tǒng)的幾種慢波結(jié)構中，螺旋線具有很寬的帶寬，但是在毫米波段它的功率容量很小并且不易提升，而耦合腔雖然功率容量大但是帶寬卻非常的窄，相比而言，曲折波導在毫米波段不僅帶寬較寬，功率容量也很可觀，同時，它的結(jié)構簡單，可復制性強，

2、便于精確加工且成本較低，機械強度高，輸入輸出結(jié)構也很簡單。
　　 科技的進步要求行波管具有更大的輸出功率及工作帶寬，但是常規(guī)曲折波導的耦合阻抗較低，限制了微波能量的進一步放大，同時，每個結(jié)構周期的功率增益較低，如果需要較大的輸出功率則慢波結(jié)構的長度會很長，而功率隨著長度的增加會達到飽和，所以加長慢波結(jié)構也未必能得到足夠的功率增益。小型化也是行波管的一個發(fā)展趨勢，所以我們很有必要尋找新的大功率小型化的寬帶慢波結(jié)構。
　　

3、在對常規(guī)曲折波導慢波結(jié)構進行介紹研究的基礎下，本文研究了三種新型曲折波導，對它們的色散及耦合阻抗等高頻特性進行了模擬，并利用三維粒子仿真軟件MAGIC3D對這幾種新型曲折波導行波管的大信號注-波互作用進行了分析，得出他們能以比常規(guī)曲折波導更短的線路長度得到更大的輸出功率，同時電子效率和增益也更高，并且具有很好的帶寬性能。本文的研究以Ka波段為例。
　　 1.常規(guī)曲折波導。介紹了常規(guī)曲折波導的理論及高頻特性的研究方法，為新型曲折波

4、導的研究做準備。
　　 2.矩形槽加載曲折波導。通過模擬比較，由于耦合阻抗的顯著提升，它在Ka波段35GHz附近能以遠短于常規(guī)曲折波導的線路得到高出2倍以上的連續(xù)波輸出功率，而增益和電子效率也更高，同時在2GHz的范圍內(nèi)具有很好的帶寬性能。另外，它能有效改善在通頻帶高頻端由于耦合阻抗下降帶來的增益降低問題。
　　 3.彎曲槽加載曲折波導。以Ka波段35GHz為中心頻率時，和常規(guī)曲折波導有著相似的色散特性及更高的耦合阻抗，