人造周期材料衰減器設計及其在平面行管中的應用.pdf

1、近年來，隨著衛(wèi)星通信業(yè)務的快速發(fā)展，W頻段以其頻帶寬、干擾少等優(yōu)點備受關注。真空器件高功率放大器是衛(wèi)星通信的重要設備之一。如何設計出高頻率、寬頻帶、高增益、小型化的行波管(TWT)是滿足衛(wèi)星通信要求的重要研究內(nèi)容。平面慢波結構的出現(xiàn)克服了傳統(tǒng)三維慢波結構在小型化過程中存在的一些結構和性能上的固有缺陷，并易于進行微細加工和批量生產(chǎn)。與此同時，由于人工超材料(metamaterial)結構具有可自由設計高吸收率頻段的特性，成為當前研究的熱點

2、之一。metamaterial結構體由于重量輕、厚度薄符合TWT小型化、平面化的發(fā)展趨勢，具有替代傳統(tǒng)涂覆層衰減器的優(yōu)勢。
　　本文從TWT小型化、集成化的角度出發(fā)，提出了應用于微帶曲折線慢波結構(MML-SWS)的超材料吸波器(MA)，使其能夠在電磁波平行入射的條件下形成多個吸收峰，滿足平面TWT對于高頻信號衰減的要求?；谝陨纤觯疚闹攸c研究了連通矩形諧振環(huán)(CRR)吸波器的設計及其在平面TWT中的應用。
　　通過獲取

3、metamaterial的本構參數(shù)能夠設計出使其在特定頻段產(chǎn)生吸收峰的結構參數(shù)。本文概述了本構參數(shù)的獲取方法，介紹了基于等效傳輸線理論的反演算法，通過測量（仿真）S參量來計算本構參數(shù)，能夠計算平面導波系統(tǒng)中電磁波平行于metamaterial傳輸?shù)那闆r，從而有助于設計用于平行波傳輸?shù)腗A。
　　采用以上計算方法，設計了一種CRR MA，其結構單元由中央的金屬塊連接四個CRR組成。通過調整其結構參數(shù)和排列方式，設計出了吸收峰位于特定

4、位置的吸波器，并在低頻波段進行了驗證實驗，實驗結果和仿真結果一致，表明了設計的正確性和MA的實用性。
　　在此基礎上，針對U型MML-SWS開展了MA的應用研究。首先，建模并仿真了U型微帶曲折線，使其擁有較好的冷特性。根據(jù)冷特性計算結果，設計了滿足該微帶曲折線行波放大要求的吸波器，設計的吸收峰位于輸入信號返波和諧波波段，針對這些波段進行信號抑制，確保輸入信號的放大。將MA和傳統(tǒng)的涂覆層衰減器分別加載于慢波結構(SWS)，對整個結構