【摘要】：三軸速調(diào)管放大器(TKA)是高功率微波在X波段實現(xiàn)相干功率合成的一種重要器件,TKA工作過程中可能出現(xiàn)的自激振蕩會對其性能造成嚴(yán)重影響。因此,開展TKA中自激振蕩的診斷技術(shù)研究對于分析和抑制自激振蕩具有重要意義。本論文提出了一種基于透波介質(zhì)和金屬鍍層的新型波導(dǎo)耦合結(jié)構(gòu),在對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論分析和仿真研究的基礎(chǔ)上,設(shè)計了TKA自激振蕩診斷系統(tǒng),開展了單間隙輸出腔TKA和雙間隙輸出腔TKA自激振蕩頻率、模式、脈寬及功率比等方面的實驗研究。論文的主要內(nèi)容如下:1、介紹了TKA群聚腔內(nèi)的自激振蕩特性,分析了采用磁探針和耦合孔兩種方法對自激振蕩進(jìn)行診斷的可行性。結(jié)果表明,磁探針雖然使用靈活,但存在響應(yīng)頻率受限,造價高等缺點(diǎn);傳統(tǒng)的耦合孔結(jié)構(gòu)基本可以適應(yīng)自激振蕩使用要求,但存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、真空密封困難等問題。2、提出了一種基于透波介質(zhì)和金屬鍍層的新型波導(dǎo)耦合結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)具有外形簡單緊湊,無需外部密封等優(yōu)點(diǎn)。利用CST仿真軟件,對耦合孔半徑、耦合孔厚度和高分子層厚度等影響耦合度的參數(shù)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,耦合孔半徑和厚度對耦合度影響較大,耦合孔半徑大于2mm時,出現(xiàn)多個諧振點(diǎn),根據(jù)仿真結(jié)果并結(jié)合具體加工工藝,確定耦合孔半徑為2mm,厚度為0.1mm,高分子層厚度為3mm,在9.375GHz時設(shè)計耦合度約-35dB。利用三維粒子模擬軟件,對耦合器在熱腔條件下的性質(zhì)進(jìn)行了研究,并對耦合器在X波段TKA上的應(yīng)用進(jìn)行了模擬,仿真結(jié)果顯示,該耦合器可以實現(xiàn)對TKA腔內(nèi)X波段自激振蕩的診斷。3、根據(jù)自激振蕩診斷需求,完成了對耦合器的加工,并利用矢量網(wǎng)絡(luò)測試儀進(jìn)行了冷腔實驗,結(jié)果表明,在9.375GHz時,器件耦合度為-25.68dB,在11.5GHz時,器件耦合度為-32.07dB,滿足設(shè)計要求。搭建了基于耦合器的TKA自激振蕩診斷系統(tǒng),進(jìn)而分別對單間隙和雙間隙TKA進(jìn)行了在線診斷,實驗結(jié)果表明,對單間隙TKA來說,在其工作導(dǎo)引磁場范圍內(nèi),漂移管內(nèi)的自激振蕩頻率主要為9.92GHz和10.85GHz,其在漂移管內(nèi)對應(yīng)的模式分別為TE21模式和TE51模式,自激振蕩總功率約為500W。對雙間隙TKA來說,在其工作導(dǎo)引磁場范圍內(nèi),漂移管內(nèi)的自激振蕩頻率主要為9.36GHz和10.91GHz,其在漂移管內(nèi)對應(yīng)的模式分別為TEM模式和TE51模式,自激振蕩總功率在10kW量級,并且TE51模式的自激振蕩隨磁場增加而逐漸減小。
【圖文】：

國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院碩士學(xué)位論文科技大學(xué)戚祖敏博士提出了一種改進(jìn)型 TKA 結(jié)構(gòu)[40]。如圖 1側(cè)向饋入式輸入腔結(jié)構(gòu)，輸入波導(dǎo)為兩個對稱的矩形波導(dǎo)；軸互作用腔；輸出腔采用單間隙或多間隙同軸互作用腔結(jié)構(gòu)；同軸波導(dǎo)作為漂移管相互連接[40]。計 TKA 時，需要綜合考慮功率容量和雜模振蕩兩種因素，，選和同軸漂移管內(nèi)外導(dǎo)體半徑，戚博士設(shè)計的 TKA 的電子束半管內(nèi)導(dǎo)體半徑為 35mm，外導(dǎo)體內(nèi)半徑為 45mm，磁場線圈第一段漂移管長度為 110mm[40]。

國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院碩士學(xué)位論文遠(yuǎn)場測量結(jié)果不能作為自激振蕩診斷的依據(jù)，只能起到對比參照的作用�；谝陨显�，為獲得自激振蕩的相關(guān)信息，需要發(fā)展一種針對 TKA 腔內(nèi)的電磁場診斷技術(shù)，為解決自激振蕩問題提供技術(shù)支撐。1.3 自激振蕩電磁場診斷工具研究現(xiàn)狀常見的電磁場診斷工具包括電探針、磁探針和波導(dǎo)耦合器等�？紤]到 TKA漂移管結(jié)構(gòu)緊湊、內(nèi)外導(dǎo)體間距小、外部空間受磁場線圈限制等因素，本論文重點(diǎn)調(diào)研了磁探針與波導(dǎo)耦合器這兩種結(jié)構(gòu)相對簡單，使用方便的診斷工具。1.3.1 磁探針在電磁場診斷中的應(yīng)用磁探針[41]-[43]實質(zhì)上是一個放置于待測空間中的導(dǎo)電線圈，由于探針線圈尺寸很小，截面半徑一般為毫米量級，所以一般設(shè)計為探針的形式，插入到待測空間中，其結(jié)構(gòu)及安裝示意圖如圖 1.4、圖 1.5 所示：
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN122;TN722

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2562089