18-40GHz連續(xù)波行波管慢波電路仿真的研究.pdf

1、行波管具有頻帶寬﹑增益高﹑動(dòng)態(tài)范圍大和噪聲低的特點(diǎn),已成為雷達(dá)﹑電子對(duì)抗﹑中繼通信﹑衛(wèi)星通信﹑電視直播衛(wèi)星﹑導(dǎo)航﹑遙感﹑遙控﹑遙測(cè)等電子設(shè)備的重要微波電子器件?，F(xiàn)在,行波管已占到所有微波管銷售額的50％以上。在行波管中,慢波結(jié)構(gòu)的基本作用是提供一個(gè)軸向傳播速度接近于電子運(yùn)動(dòng)速度并且具有足夠強(qiáng)的軸向電場(chǎng)的高頻電磁波(TM波),此電磁波與電子注相互作用,使信號(hào)得到放大。慢波電路主要的特性和參量有色散特性、耦合阻抗等。本文主要對(duì)慢波電路結(jié)構(gòu)進(jìn)

2、行分析,并用德國(guó)CST公司開(kāi)發(fā)的MAFIA軟件進(jìn)行模擬仿真,從色散平坦度、耦合阻抗兩方面對(duì)不同的夾持桿形狀、夾持方法與加載形式、夾持桿材料、螺旋線尺寸進(jìn)行優(yōu)化對(duì)比。優(yōu)化結(jié)果表明:1)異形夾持桿等效加載效果較弱,但是耦合阻抗比其他形狀?yuàn)A持桿大很多,尤其是高端40GHz最為明顯;2)進(jìn)行加載后,不論那種加載形式,色散平坦度都大大的增加,色散變化從最大15.37%下降到最小0.92%;而耦合阻抗有所下降,與最佳加載結(jié)果下降13.7%;3)2根

3、夾持的耦合阻抗明顯高于3根、4根夾持,而色散特性相差不大;4)夾持桿材料氮化硼的色散跟耦合阻抗都明顯高于其他幾種材料,分析其區(qū)別,介電常數(shù)小的材料效果較好;5)螺旋線尺寸對(duì)色散與耦合阻抗影響最大的是其內(nèi)徑變化;6)二次諧波最大點(diǎn)在頻率的最低端;最高端輸出損耗最大。最后,將最優(yōu)結(jié)果帶入“行波管CAD”大信號(hào)分析模塊進(jìn)行熱測(cè)模擬,并對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行了輸出修正,得到了一個(gè)頻率范圍18-40GH、功率100W以上、增益超過(guò)40dB、電子效率大于8