發(fā)布時(shí)間：2020-03-25 08:37

【摘要】：與傳統(tǒng)的速調(diào)管、行波管、磁控管等器件相比,擴(kuò)展互作用振蕩器在毫米波乃至太赫茲波段可以實(shí)現(xiàn)更大的輸出功率。由于其具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、電子對抗、航空航天等領(lǐng)域。本論文圍繞注-波互作用為主題,以W波段擴(kuò)展互作用振蕩器為例,開展理論模擬、數(shù)值計(jì)算和仿真分析等方面的工作:1.基于一維電子圓盤模型,從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度出發(fā),考慮電子圓盤之間的空間電荷力,形成擴(kuò)展互作用振蕩器的基本理論模型,分析了 W波段擴(kuò)展互作用振蕩器的初始相位、周期個(gè)數(shù)、工作電流、調(diào)制系數(shù)、周期長度對電子轉(zhuǎn)換效率的影響。研究表明,慢波結(jié)構(gòu)周期長度略低于同步周期長度時(shí),注-波互作用效率更高,而且隨著間隙數(shù)目和調(diào)制系數(shù)增加,電子轉(zhuǎn)換效率不斷增加并出現(xiàn)極大值。2.基于能量守恒基本原理和一維圓盤注-波互作用方程,結(jié)合耦合腔特性阻抗與外觀品質(zhì)因數(shù),得到了擴(kuò)展互作用振蕩器的自洽非線性理論模型,分析了工作參數(shù)變化對擴(kuò)展互作用振蕩器輸出功率和效率的影響。結(jié)果表明,工作電壓、電流和外觀品質(zhì)因數(shù)不僅影響擴(kuò)展互作用振蕩器輸出功率,還是關(guān)系到振蕩器是否起振的關(guān)鍵因素。3.基于擴(kuò)展互作用振蕩器的理論分析與數(shù)值模擬得到的參數(shù),在CST仿真軟件中對W波段95GHz的柱形束擴(kuò)展互作用振蕩器進(jìn)行模擬研究,最后實(shí)驗(yàn)得到:W波段9間隙擴(kuò)展互作用振蕩器的周期長度為0.79mm,工作頻率為94.18GHz,工作電壓與電流分別為19kV和0.4A,輸出功率為1020W,電子轉(zhuǎn)化效率達(dá)到13.42%,表明該腔體性能良好,滿足設(shè)計(jì)要求,與C++語言編寫的自洽非線性模擬得到輸出功率1130w,電子轉(zhuǎn)化效率14.86%相比,誤差在10%左右,驗(yàn)證了該程序的有效性,為微波器件研發(fā)與設(shè)計(jì)提供參考。
【圖文】：

心頻率為９３．８ＧＨｚ，占空比為０．５％，是專門針對Ｗ波段雷達(dá)與科學(xué)儀器應(yīng)用而逡逑設(shè)計(jì)的注－波互作用器件。２０１３年，ＣＰＩ研制了一種ＥＩＯ新型號，工作頻率為逡逑２６４ＧＨｚ，，如圖１－１所示，具有從２５８ＧＨｚ到２７０ＧＨｚ的精確頻率調(diào)諧能力’如圖逡逑１－２所給出的ＣＷ可調(diào)諧ＥＩＯ性能示意圖，使用壽命超過２００００小時(shí)［１４］。逡逑遍逡逑圖１－１高功率可調(diào)諧ｃｗ擴(kuò)展互作用振蕩器逡逑２Ｓ４邋ＧＨｚ邋Ｃ邋Ｗ邋Ｅ１０邋Ｔｅｓｔ邋Ｄ邋ａｔａ逡逑３邋邐逡逑２．５邐邐－邐逡逑２邋邐邐邐—邐邐邐＊邐邐—邐邐邐—邐邐邐邐逡逑Ｉ邋１．５邋－邐邐邋邐逡逑、．……１……邐逡逑０．５邋邐邐邐逡逑２５６邐２５８邐２６０邐２６２邐２６４邐２６６邐２６８邐２７０邐２７２逡逑Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ．邋ＧＨｚ逡逑圖１－２邋ＣＷ可調(diào)諧頻率ＥＩＯ性能逡逑４逡逑

心頻率為９３．８ＧＨｚ，占空比為０．５％，是專門針對Ｗ波段雷達(dá)與科學(xué)儀器應(yīng)用而逡逑設(shè)計(jì)的注－波互作用器件。２０１３年，ＣＰＩ研制了一種ＥＩＯ新型號，工作頻率為逡逑２６４ＧＨｚ，如圖１－１所示，具有從２５８ＧＨｚ到２７０ＧＨｚ的精確頻率調(diào)諧能力’如圖逡逑１－２所給出的ＣＷ可調(diào)諧ＥＩＯ性能示意圖，使用壽命超過２００００小時(shí)［１４］。逡逑遍逡逑圖１－１高功率可調(diào)諧ｃｗ擴(kuò)展互作用振蕩器逡逑２Ｓ４邋ＧＨｚ邋Ｃ邋Ｗ邋Ｅ１０邋Ｔｅｓｔ邋Ｄ邋ａｔａ逡逑３邋邐逡逑２．５邐邐－邐逡逑２邋邐邐邐—邐邐邐＊邐邐—邐邐邐—邐邐邐邐逡逑Ｉ邋１．５邋－邐邐邋邐逡逑、．……１……邐逡逑０．５邋邐邐邐逡逑２５６邐２５８邐２６０邐２６２邐２６４邐２６６邐２６８邐２７０邐２７２逡逑Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ．邋ＧＨｚ逡逑圖１－２邋ＣＷ可調(diào)諧頻率ＥＩＯ性能逡逑４逡逑
【學(xué)位授予單位】：北方工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN752

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本文編號：2599672