螺旋線行波管慢波結(jié)構(gòu)及輸入輸出結(jié)構(gòu)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，它具有高功率、高增益、高效率、寬頻帶等優(yōu)點(diǎn)，在通信、雷達(dá)、電子對(duì)抗等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，是國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)的核心電子器件。“寬帶大功率行波管CAD技術(shù)研究”是我國(guó)獨(dú)立提出的，是一項(xiàng)長(zhǎng)期的國(guó)家級(jí)高科技課題，是行波管由設(shè)計(jì)到制管的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。電子科大從2003年起主動(dòng)承擔(dān)了該課題中最重要五個(gè)模塊(電子槍、螺旋線高頻電路、互作用、收集極、聚焦系統(tǒng))的研究任務(wù)，并開(kāi)發(fā)了基于Windows系統(tǒng)的“寬

2、帶大功率行波管CAD集成環(huán)境”軟件。 本學(xué)位論文在“寬帶大功率行波管CAD技術(shù)研究”課題項(xiàng)目的指導(dǎo)下，基于許多前輩研究學(xué)者們辛勤研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)螺旋線行波管高頻系統(tǒng)進(jìn)行了部分研究工作。 第一章首先介紹了行波管的發(fā)展?fàn)顩r，對(duì)螺旋線行波管CAD技術(shù)及高頻系統(tǒng)中的輸能裝置進(jìn)行了介紹。 第二章以?xún)?yōu)化“寬帶大功率行波管CAD集成環(huán)境”軟件為目的，首先總結(jié)了螺旋線行波管慢波系統(tǒng)高頻特性分析方法；然后將螺帶模型中傳統(tǒng)的邊界

3、匹配方法與D.Chernin分析方法進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比分析，指明了D.Chernin分析方法在計(jì)算精確度和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度上的優(yōu)勢(shì)。然而D.Chernin的理論分析中沒(méi)有考慮螺旋帶的厚度，國(guó)內(nèi)學(xué)者段兆云在考慮螺旋帶厚度的情況下得到了更加符合實(shí)際的結(jié)果，因此本文提出在考慮螺旋帶厚度的情況下將D.Chernin分析方法應(yīng)用于“寬帶大功率行波管CAD集成環(huán)境”的高頻計(jì)算模塊中。 第三章以?xún)?yōu)化“寬帶大功率行波管CAD集成環(huán)境”軟件為目的，在考慮

4、螺旋帶厚度的情況下，基于D.Chernin分析方法在Visual C++6.0平臺(tái)下開(kāi)發(fā)了高頻特性計(jì)算程序，并給出了該程序?qū)θN不同類(lèi)型夾持桿的螺旋線行波管慢波結(jié)構(gòu)的高頻特性計(jì)算結(jié)果，此結(jié)果相對(duì)于將電流密度假設(shè)為一常數(shù)的處理方法的結(jié)果更接近于MAFIA的計(jì)算結(jié)果；同時(shí)運(yùn)用該程序計(jì)算分析螺旋線高頻特性隨螺旋帶寬度變化的情況，可以?xún)?yōu)化螺旋帶的寬度，這對(duì)工程中螺旋帶寬度的設(shè)計(jì)具有實(shí)際意義；最后本章采用數(shù)學(xué)擬合的方法給出了螺旋線行波管諧波高頻特

5、性的計(jì)算結(jié)果。 第四章對(duì)高頻系統(tǒng)中的輸能裝置進(jìn)行了研究。本文利用CST MWS設(shè)計(jì)出了工作在6～18GHz的輸入輸出結(jié)構(gòu)。仿真結(jié)果表明，同軸輸入窗的駐波系數(shù)在整個(gè)頻帶內(nèi)小于1.07；輸出裝置采用同軸線轉(zhuǎn)雙脊波導(dǎo)的方式，在整個(gè)頻帶內(nèi)駐波系數(shù)小于1.5。同時(shí)本文利用一個(gè)具體的工作在6～18GHz的高頻結(jié)構(gòu)對(duì)設(shè)計(jì)出的輸入輸出結(jié)構(gòu)進(jìn)行了驗(yàn)證，駐波系數(shù)結(jié)果顯示本文設(shè)計(jì)的輸入輸出結(jié)構(gòu)能夠很好地滿足工程需要，從而可以應(yīng)用于6～18GHz的螺旋