【摘要】：空間行波管放大器作為衛(wèi)星通信以及眾多航天器上的關(guān)鍵單機(jī),廣泛應(yīng)用于射頻信號鏈路的末級放大�？臻g行波管是空間行波管放大器的核心部件,在信號數(shù)傳中發(fā)揮舉足輕重的作用。隨著E波段中71～76GHz和81～86GHz被國際電信聯(lián)盟劃分給衛(wèi)星通信使用,E波段空間行波管的研究必將對下一代衛(wèi)星通信的發(fā)展具有極其重要的意義。本文主要針對81～86GHz工作頻帶內(nèi)的E波段曲折雙脊波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行了理論分析、仿真和實驗測試研究。論文以E波段80W行波管為設(shè)計目標(biāo),從曲折雙脊波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)的基本理論出發(fā),對E波段曲折雙脊波導(dǎo)的高頻特性進(jìn)行了理論分析;并利用CST Microwave Studio仿真軟件模擬了曲折雙脊波導(dǎo)的關(guān)鍵尺寸對高頻特性的影響。本文中采用理論計算的方式,初步確定了曲折雙脊波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵尺寸,圍繞計算得到的尺寸,利用CST Microwave Studio模塊對關(guān)鍵尺寸進(jìn)行了優(yōu)化選擇;為了得到良好的傳輸特性,論文中使用CST Microwave Studio設(shè)計了由直線型脊波導(dǎo)過渡器和漸變波導(dǎo)組成的輸入、輸出結(jié)構(gòu)。由于曲折雙脊波導(dǎo)脊的存在,相對于普通折疊波導(dǎo),結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜,在對輸入、輸出結(jié)構(gòu)進(jìn)行多次優(yōu)化后,得到電壓駐波系數(shù)(VSWR)均在1.45以下,輸入、輸出漸變結(jié)構(gòu)在工作帶寬內(nèi)與慢波結(jié)構(gòu)匹配性能良好;利用PIC粒子模擬仿真曲折雙脊波導(dǎo)的注-波互作用過程,得到在中心頻率(83.5GHz)處輸出功率為139W,電子效率為6.2%,飽和增益為41.0dB。同時,81～86GHz內(nèi)功率均大于114W,電子效率大于5.06%,飽和增益在40.0dB以上的曲折雙脊波導(dǎo)型高頻慢波結(jié)構(gòu),滿足初始的設(shè)計要求。論文分析了曲折雙脊波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)的加工方案,最終,將零件分成三部分加工,通過高速數(shù)控銑完成加工。對加工完成的零件進(jìn)行了表面清洗、酸洗等工藝處理和加工精度檢測。最后通過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測試了曲折雙脊波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)的VSWR,得到該零件的VSWR在工作頻帶內(nèi)均在1.55以下,驗證了該結(jié)構(gòu)良好的傳輸特性。
【圖文】：

帶寬特性等無可替代，也成為現(xiàn)代電子戰(zhàn)中重要的一種微波管ｔｌ］ａ逡逑行波管結(jié)構(gòu)主要由：電子槍、聚焦系統(tǒng)、慢波結(jié)構(gòu)、輸入輸出結(jié)構(gòu)、集中衰逡逑減器、收集極等六大部件組成［２，３］，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖１．１［４］所示：逡逑＇電子槍１丨輸Ａ結(jié)構(gòu)）［聚焦系統(tǒng)ｊ邐［輸出結(jié)構(gòu)］邐［收集極：逡逑ｉ集中衰減器＾邐慢波１邋結(jié)構(gòu)）逡逑圖１．１行波管結(jié)構(gòu)逡逑（１）

１．２．２空間行波管研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢逡逑國外生產(chǎn)行波管的廠家主要有５；邋＆本的ＮＥＣ公司．、俄羅斯的ＡＬＭＡＺ公塌、逡逑美國的Ｌ３公芎和法國的ＴＨＡＬＥＳ公司［２９＿３２］。圖１．２為國外的空間行波管產(chǎn)品。逡逑圖１．２國外空間行波管逡逑在全球諸多Ｓ間行波管生產(chǎn)供應(yīng)商中，法國ＴＨＡＬＥＳ公旬已經(jīng)發(fā)展成為目逡逑前全球最大的５！、間行波管生產(chǎn)供應(yīng)商ｔ其供應(yīng)及研制的空詢行波管長期代表著國逡逑際最先進(jìn)的水平、據(jù)統(tǒng)計顯示，ＴＨＡＬＥＳ公司各波段的產(chǎn)品如下：①Ｌ波段空間逡逑行波管，效率６２％，功率７０？２８０Ｗ。②Ｓ波段空間行波管，效率６６％，功率逡逑７０？２８０Ｗ。③Ｃ波段空間行波管，效率６８％，功率２０？１２０Ｗ。④Ｘ波段空伺行逡逑波管，效率６３％，功率１０？１６０Ｗ。⑤Ｋｕ波段空間行波管，效率６８％，功率２５？２２０Ｗ。逡逑⑥Ｋ波段空間行波管，，效率６２％，功率１５？２００Ｗ。⑦Ｋａ波段空間行波管，效率逡逑５７％，功率１０？１５０Ｗ。波段空間行波管，效率４５°／。，功率１００Ｗ。⑨Ｖ波段逡逑空間行波管
【學(xué)位授予單位】：中國電子科技集團(tuán)公司電子科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN124

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