翼片加載螺旋線慢波系統(tǒng)的實驗研究.pdf

1、本論文主要對寬帶行波管的高頻慢波電路—翼片加載螺旋線慢波系統(tǒng)進行實驗研究和軟件模擬，詳細分析了翼片加載螺旋線慢波系統(tǒng)色散特性和耦合阻抗的測量方法，建立了一套基于Agilent矢量網絡分析儀的測量裝置，應用這套裝置分別測量了有和無翼片加載螺旋慢波系統(tǒng)的色散特性和耦合阻抗，并對兩種集中衰減器的衰減量進行了測量。為了消除待測系統(tǒng)輸入、輸出端口反射的影響，通過建立等效微波網絡模型和傳輸矩陣的方法推導出用于修正實驗測量值△φ(微擾前后螺旋慢波系統(tǒng)

2、的相位移變化)的公式。對集中衰減器衰減量進行測量時也充分考慮了端口反射的影響，對傳輸參量→S21的幅值進行了修正。利用HFSS軟件模擬了實驗測量的幾種慢波結構的色散特性和耦合阻抗，模擬時考慮了高次空間諧波對耦合阻抗的影響。模擬結果與實驗結果有較好的一致性。 一、分析了翼片加載螺旋慢波系統(tǒng)色散特性和耦合阻抗測量的基本方法，詳細推導了耦合阻抗的微擾理論，包括介質諧振微擾、介質非諧振微擾和金屬絲非諧振微擾理論。實際測量時，由于將螺旋慢

3、波系統(tǒng)兩端短路構成諧振腔較為困難，因此測量色散特性通常使用行波法，測量耦合阻抗通常使用非諧振微擾法。由于具有一定長度和強度的細介質桿難于加工制作，因而采用金屬絲非諧振微擾法測量耦合阻抗。軟件模擬中，耦合阻抗的計算采用廣泛使用的介質諧振微擾法。 二、加工和建立了基于Agilent矢量網絡分析儀的實驗裝置，應用這套裝置分別測量了兩個不同翼片加載和一個無翼片加載螺旋慢波系統(tǒng)的色散特性和耦合阻抗。建立了等效微波網絡模型，采用傳輸矩陣的方

4、法推導出修正微擾前后相位移變化△φ的公式，有效的減小了實驗結果的波動，部分消除了待測系統(tǒng)輸入、輸入端口反射的影響；集中衰減器衰減量的測量同樣考慮了輸入、輸出端口反射的影響，修正了實驗測量的→S21幅值。 三、使用HFSS軟件對實驗樣品進行建模，采用準周期邊界和介質諧振微擾法計算了色散特性和耦合阻抗。在耦合阻抗的模擬中考慮了高次空間諧波對基波場耦合阻抗的影響，結果表明高次空間諧波對基波場耦合阻抗的影響不大。模擬結果與實驗結果有較好