【摘要】：一般而言,慢波系統(tǒng)中使用最廣泛的兩種結(jié)構(gòu)是螺旋線和耦合腔慢波線,螺旋線行波管具有很寬的帶寬,所需工作電壓較低,互作用效率也較高,但輸出功率電平很大程度上受制于螺旋線熱耗散能力的限制。耦合腔行波管的結(jié)構(gòu)為全金屬,因此其散熱能力很強(qiáng),承載的功率可以做得很大,但缺點(diǎn)是瞬時(shí)帶寬較窄,一般約10%左右。隨著高功率真空電子放大系統(tǒng)的研究技術(shù)日益先進(jìn),產(chǎn)生了一些性能更優(yōu)的新型慢波結(jié)構(gòu),折疊波導(dǎo)慢波系統(tǒng)就是其中之一。將矩形波導(dǎo)沿著其軸線方向按一定的節(jié)距彎曲所形成的慢波系統(tǒng)就是折疊波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu),該慢波線具有相對較寬的帶寬,由于是二維結(jié)構(gòu),慢波線加工與整管組裝都相對簡單,成本較低。同時(shí)其生產(chǎn)工藝上具有很好的一致性與可重復(fù)性,便于大規(guī)模生產(chǎn)。隨著技術(shù)的發(fā)展,衛(wèi)星的測控與通訊鏈路已擴(kuò)展到毫米波波段,如美國的寬帶衛(wèi)星WGS,可以提供W波段廣播業(yè)務(wù)與新的軍用W波段業(yè)務(wù)。W波段以及更高頻段的信號抗干擾能力強(qiáng),較難截獲,能極大提高電子通訊系統(tǒng)的安全性。根據(jù)國內(nèi)高頻段折疊波導(dǎo)行波管研究現(xiàn)狀以及本實(shí)驗(yàn)室已成功研制出性能較理想的Q波段折疊波導(dǎo)行波管的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),本文設(shè)計(jì)一支工作頻段更高的W波段折疊波導(dǎo)行波管,在工作頻段92GHz-96GHz內(nèi),該管電子效率達(dá)到3.3%,輸出功率達(dá)到60W,整管平均增益達(dá)到34dB以上。本文主要開展如下研究:1、利用行波管工作電壓、電流、陰極發(fā)射電流密度以及電子槍注腰半徑等參數(shù)在Matlab中計(jì)算出合適的電子槍尺寸,后在烏克蘭軟件ORION中仿真優(yōu)化得出滿足該管工作要求的電子槍。2、首先引入計(jì)算折疊波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)色散特性的等效電路方法對折疊波導(dǎo)做一個(gè)近似的理論分析,而后為了在指定的帶寬范圍內(nèi)獲得大的耦合阻抗和較理想的色散特性,提高互作用增益和效率,我們將研究折疊波導(dǎo)各個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)對管子性能的影響,獲得寬頻帶的高效互作用慢波結(jié)構(gòu)。這些工作都將在HFSS和烏克蘭軟件ORION中進(jìn)行,通過不斷地仿真以及互作用優(yōu)化以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。最后,以慢波結(jié)構(gòu)的非線性大信號理論為基礎(chǔ),在Matlab中實(shí)現(xiàn)折疊波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)的一維非線性大信號仿真,以驗(yàn)證前面仿真設(shè)計(jì)的合理性。3、針對以上慢波結(jié)構(gòu),結(jié)合電子槍工作電壓以及電子束半徑等參數(shù)設(shè)計(jì)出合適的周期永磁聚焦系統(tǒng)(PPM)。在教研室老師工作的基礎(chǔ)上利用HFSS軟件不斷仿真優(yōu)化,設(shè)計(jì)出了性能較好的輸入輸出結(jié)構(gòu)和集中衰減器以滿足行波管工作要求。4、將各器件裝配成整管,并對整管的輸出功率及增益等參數(shù)進(jìn)行測試,對測試結(jié)果進(jìn)行總結(jié)。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN124

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本文編號：2541251