高效率螺旋線行波管慢波系統(tǒng)的研究.pdf

1、行波管是微波/毫米波電真空器件中最重要的器件之一，具有高功率、高增益、高效率、寬頻帶等優(yōu)點(diǎn)，在通信、雷達(dá)、電子對(duì)抗等現(xiàn)代軍事電子裝備中得到了廣泛應(yīng)用。在行波管中，慢波系統(tǒng)是進(jìn)行注波互作用實(shí)現(xiàn)能量交換的核心部件，它直接決定了行波管的性能。 本文應(yīng)用數(shù)值模擬方法分析了不同形狀、不同材料夾持桿對(duì)螺旋線慢波結(jié)構(gòu)的影響，并對(duì)螺旋線慢波結(jié)構(gòu)的色散與耦合阻抗進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)量。數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相符，為高效率大信號(hào)理論分析提供了可靠的輸入

2、條件。應(yīng)用一維大信號(hào)程序?qū)ψ兟菥嗦菪€慢波結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析與優(yōu)化，大幅度地提高了注波互作用電子效率，對(duì)空間行波管的設(shè)計(jì)有著極其重要的意義。本論文的主要工作如下： 一、采用基于有限積分法(FIT)的數(shù)值計(jì)算軟件CSTMWS和基于解析理論的CAD軟件TWTCAD，研究了不同形狀、不同材料以及不同幾何尺寸的夾持桿對(duì)慢波結(jié)構(gòu)冷測(cè)特性的影響。CSTMWS和TWTCAD兩種軟件的計(jì)算結(jié)果有很好的一致性。 二、設(shè)計(jì)并加工了一段均勻螺距的慢

3、波結(jié)構(gòu)，采用行波法和金屬絲非諧振微擾法分別測(cè)量其色散特性和耦合阻抗。實(shí)驗(yàn)測(cè)量、理論計(jì)算和軟件模擬結(jié)果基本相符，證明本文所采用的計(jì)算方法是準(zhǔn)確的，可以為注波互作用的大信號(hào)程序提供可靠的冷測(cè)輸入?yún)?shù)。 三、慢波結(jié)構(gòu)的性能直接決定了行波管的整體性能，因此對(duì)慢波結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的。為了提高螺旋線行波管慢波結(jié)構(gòu)的輸出功率和電子轉(zhuǎn)換效率，使用一維大信號(hào)程序?qū)βńY(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。采用動(dòng)態(tài)速度漸變的方法優(yōu)化了Ku波段的螺旋線行波管的慢波結(jié)構(gòu)