Ka波段回旋速調管輸出腔的研究和新型輸出漸變段的設計.pdf

1、作為回旋管家族中的重要一員，回旋速調管具有高功率、高增益和高效率的優(yōu)點以及具有一定帶寬。與傳統(tǒng)的微波器件相比，回旋速調管是一種新型高功率毫米波微波源，在毫米波、亞毫米波的雷達、通信、電子對抗、等離子體加熱及材料處理等方面具有及其重要的、非常廣泛的應用前景。
　　本論文利用正余弦函數擬合的方法和突變結構場匹配理的理論，對Ka波段TE01模新型曲線漸變輸出段（下文稱為正余弦擬合漸變輸出段）進行了優(yōu)化設計和分析計算。以及分別對于Ka波導

2、回旋速調管的TE01模和TE02模輸出腔進行了研究，以及對其進行了創(chuàng)新性研究。
　　第二章介紹了場匹配理論和突變結構的理論。在模式場匹配理論的基礎上，詳細的推導并建立了單級突變結構的矩陣方程，從而可以對多級突變結構進行分析并對其建立級聯(lián)散射矩陣，在此基礎上進一步用劃分臺階處理方法將漸變波導情況轉化成多級突變結構進行分析。
　　第三章介紹了Ka波段TE01模正余弦擬合漸變輸出段的研究和設計。利用突變結構的場匹配理論建立了半徑漸

3、變波導的級聯(lián)散射矩陣方程，對其編寫了Matlab數值計算程序，經過對漸變段的工作模式TE01模的反射、傳輸和對雜模TE02模和TE03模耦合等參數進行數值計算和分析。通過數值計算和分析，從而設計了一種Ka波段TE01模新型的正余弦擬合漸變輸出段。在漸變段的縱向上，分析計算了該漸變段的模式耦合和模式純度的變化。通過HFSS模擬仿真，并與數值計算的結果進行比較，結果基本一致，并驗證了編寫的計算程序是正確的。當漸變段長度為100mm，口徑由1

4、4mm到32mm時，在29GHz-35GHz內，正余弦擬合漸變輸出段的反射小于-60dB、傳輸大于-0.006dB、模式純度大于0.965、對TE02模和TE03模的耦合分別控制在-35dB和-80dB以下。
　　第四章介紹了34GHz、TE01模回旋速調管帶上述的正余弦擬合漸變輸出段的輸出腔的研究，以及介紹了35GHz、TE02?；匦僬{管帶正弦輸出漸變段的輸出腔的研究。利用場匹配理論，對輸出腔建立了具有突變結構的開放式諧振腔的

5、級聯(lián)散射矩陣，并編寫Matlab數值計算程序。通過數值計算，分別分析了TE01模和TE02模輸出腔腔體半徑和腔體長度的變化、輸出耦合環(huán)的半徑和厚度的變化、輸出漸變段的起始半徑和長度的變化等對輸出腔的諧振頻率和Q值的影響；以及分別分析了正余弦擬合漸變段和正弦漸變段的起始半徑和長度的變化對各自工作模式的反射、傳輸和對雜模的耦合等參數的影響。最終給出了Ka波段TE01模和TE02模輸出腔的設計參數，通過軟件HFSS模擬仿真，并與數值計算的結果