本文選題：正弦波導(dǎo)　切入點(diǎn)：新型衰減器　出處：《電子科技大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：行波管作為真空電子器件家族中市場(chǎng)占有率最高的一種器件,在國(guó)防安全,科學(xué)研究,衛(wèi)星通信等方面具有廣泛的應(yīng)用。慢波結(jié)構(gòu)作為行波管的核心部件,其性能的優(yōu)劣直接影響行波管的性能。包括中國(guó)在內(nèi)的世界上很多軍事科技強(qiáng)國(guó)相繼開展了對(duì)應(yīng)新型慢波結(jié)構(gòu)的探索工作。2010年電子科技大學(xué)許雄博士提出一種適用于帶狀電子注工作的正弦波導(dǎo),并初步研究證明了正弦波導(dǎo)是一種具有諸多優(yōu)點(diǎn)的新型慢波結(jié)構(gòu)。本論文基于常規(guī)正弦波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)對(duì)W波段千瓦級(jí)行波管與140GHz正弦波導(dǎo)行波管做了進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)工作,為充分挖掘正弦波導(dǎo)的潛力以及后續(xù)的實(shí)驗(yàn)研究提供相應(yīng)的解決方案。具體工作包括:1.全面比較正弦波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)與半周期交錯(cuò)雙柵慢波結(jié)構(gòu)傳輸與反射方面的性能。從相同工作電壓與相同外觀尺寸兩個(gè)方面對(duì)兩種結(jié)構(gòu)傳輸與反射方面的性能進(jìn)行比較。通過(guò)比較證實(shí)了正弦波導(dǎo)在傳輸與反射方面的性能均優(yōu)于半周期交錯(cuò)雙柵,證明了正弦波導(dǎo)是一種傳輸與反射性能優(yōu)良慢波結(jié)構(gòu)。同時(shí)設(shè)計(jì)了一種適用于正弦波導(dǎo)的新型階梯狀漸變集中衰減器,通過(guò)與相同長(zhǎng)度的常規(guī)H面加載的衰減器相比,本文所設(shè)計(jì)的新型衰減器在反射情況相當(dāng)?shù)那闆r下,具有更大的衰減量,這對(duì)縮短整管長(zhǎng)度具有指導(dǎo)意義。2.利用HFSS和CST的微波工作室與粒子工作室,基于常規(guī)正弦波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)和新型階梯狀漸變集中衰減器重新優(yōu)化設(shè)計(jì)了W波段千瓦級(jí)行波管。具體包括高頻特性的分析與注-波互作用的模擬。從模擬結(jié)果來(lái)看,所設(shè)計(jì)的W波段千瓦級(jí)正弦波導(dǎo)行波管的調(diào)諧帶寬達(dá)8GHz。91-98GHz頻段內(nèi)輸出的峰值功率達(dá)1200W以上,93-97GHz頻段內(nèi)峰值輸出功率達(dá)到1300W。在陰極電流密度與互作用效率方面較許雄論文中的設(shè)計(jì)均有了改善。為后續(xù)試驗(yàn)研究提供了一種解決方案。3.利用HFSS和CST設(shè)計(jì)了140GHz正弦波導(dǎo)行波管。模擬結(jié)果顯示本文所設(shè)計(jì)的行波管在130-150GHz范圍內(nèi)具有100W以上的連續(xù)波功率輸出。帶內(nèi)產(chǎn)生最大平均輸出功率達(dá)345W,最大增益達(dá)48.4dB,最大互作用效率達(dá)8.8%。同時(shí)相比文獻(xiàn)[60]中的設(shè)計(jì)電壓,電流,電流密度均有所降低。同時(shí)設(shè)計(jì)了帶寬超過(guò)40GHz適用于正弦波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)的盒型窗。仿真顯示在120-160GHz范圍內(nèi)駐波系數(shù)小于1.16。
[Abstract]:Traveling wave tube (TWT), which has the highest market share in the vacuum electronic device family, has been widely used in national defense security, scientific research, satellite communication, etc. Slow wave structure is the core component of TWT. The performance of TWT directly affects the performance of TWT. Many military scientific and technological powers including China have carried out the exploration work corresponding to the new slow wave structure. In 2010, Dr. Xu Xiong, University of Electronic Science and Technology, proposed a suitable method for TWT. The sinusoidal guide used in the work of the band electron beam, It is proved that sinusoidal wave guide is a new type of slow-wave structure with many advantages. In this paper, based on conventional sinusoidal slow-wave structure, the design of W-band kW class TWT and 140GHz sinusoidal guided TWT is further optimized. To fully tap the potential of sinusoidal wave guidance and provide corresponding solutions for subsequent experimental research. The specific work includes: 1. A comprehensive comparison of sinusoidal slow-wave structure and half-period staggered double-gate slow-wave structure transmission and reflection. Performance. The transmission and reflection performances of the two structures are compared in terms of the same operating voltage and the same appearance size. It is proved that the sinusoidal guide is superior to the half-period staggered double gate in transmission and reflection performance. It is proved that sinusoidal wave guide is a kind of excellent slow wave structure with good transmission and reflection performance. A new stepped gradient attenuator is designed for sinusoidal guide, which is compared with the conventional H plane attenuator of the same length. The new attenuator designed in this paper has more attenuation under the condition of the same reflection, which is of guiding significance for shortening the length of the whole tube. 2. The microwave studio and particle studio using HFSS and CST are used. Based on the conventional sinusoidal guided slow wave structure and a new stepped gradient attenuator, the W-band KW traveling wave tube is redesigned. The analysis of the high frequency characteristic and the simulation of the beam-wave interaction are included. The tunable bandwidth of the designed W-band kW sinusoidal guided traveling wave tube is 8GHz. 91-98GHz the output peak power is more than 1200W. The peak output power in 93-97GHz band is 1300W. The comparison between cathodic current density and interaction efficiency is discussed. The design in this paper has been improved and a solution for further experimental research is provided. (3) 140GHz sinusoidal guided TWT is designed by using HFSS and CST. The simulation results show that the TWT designed in this paper has more than 100W in the range of 130-150GHz. The maximum average output power in the band is 345W, the maximum gain is 48.4 dB, the maximum interaction efficiency is 8.8. At the same time, compared with the design voltage in [60], At the same time, a box window with bandwidth over 40GHz for sinusoidal slow-wave structure is designed. The simulation results show that the standing wave coefficient is less than 1.16 in the range of 120-160 GHz.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN124

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本文編號(hào)：1568567