平面型螺旋線慢波結(jié)構(gòu)行波管的研究.pdf

1、平面螺旋線慢波結(jié)構(gòu)行波管是更緊湊的、低成本、低電壓、頻帶寬的一種新型行波管，可以應(yīng)用于相控陣天線作為放大器。它的結(jié)構(gòu)為一對(duì)電介質(zhì)圓盤，導(dǎo)體材料的平面螺旋線慢波結(jié)構(gòu)印制在圓盤的內(nèi)表面，環(huán)形收集極密封在電介質(zhì)圓盤周圍，圓盤外部為聚焦結(jié)構(gòu)，圓柱型電子槍在兩個(gè)電介質(zhì)圓盤之間，軸線與圓盤平面垂直?？梢圆捎脼R射、真空沉淀、等離子沉淀、光刻蝕等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于螺旋線慢波結(jié)構(gòu)是平面型的，因此采用徑向電子束，慢波結(jié)構(gòu)中傳播的慢電磁波的橫向分量與徑向電子束

2、發(fā)生相互作用，從而實(shí)現(xiàn)能量放大。
　　本文首先研究了平面螺旋線慢波結(jié)構(gòu)，它的特點(diǎn)為內(nèi)外端點(diǎn)之間的螺旋線寬度逐漸增大，是一個(gè)無(wú)色散的結(jié)構(gòu)。采用平面螺旋線慢波結(jié)構(gòu)可以非常有效地減慢電磁波的相速，電子注的加速電壓低至百伏。利用HFSS對(duì)20~40GHz頻段，平面螺旋線慢波結(jié)構(gòu)色散、同步、衰減、傳輸特性和耦合阻抗在不同尺寸的變化進(jìn)行了仿真。在適當(dāng)?shù)穆ńY(jié)構(gòu)尺寸下，色散曲線較平緩，色散較弱；同步特性較好；衰減較小，慢波結(jié)構(gòu)中電磁波與電子流互

3、作用效率較高；有良好的傳播特性；耦合阻抗比較理想。
　　其次，分析了微帶與同軸線的模式轉(zhuǎn)化，利用CST仿真了輸入輸出結(jié)構(gòu)，得到了它的S參數(shù)。把該結(jié)構(gòu)加到慢波結(jié)構(gòu)上，通過(guò)變化內(nèi)外端點(diǎn)的延長(zhǎng)、內(nèi)外端點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度、輸入輸出結(jié)構(gòu)外半徑與內(nèi)半徑之比仿真它的傳輸特性。得到了最優(yōu)的尺寸使傳輸特性比較好。利用粒子工作室中的PIC求解器仿真得到波的傳輸特性比較好，只是傳輸?shù)谋容^慢。
　　最后，設(shè)計(jì)了發(fā)射徑向電子束的電子槍，電子束與電磁波的徑向