行波管常被應(yīng)用在雷達系統(tǒng)、通信衛(wèi)星電子對抗系統(tǒng)和電磁兼容測試等領(lǐng)域,是一種用處十分廣泛的真空器件。行波管種類繁多,其中耦合腔類行波管憑借其在耦合阻抗、承載功率、散熱性能等方面的優(yōu)勢成為了當前的研究熱點。伴隨著計算機技術(shù)的推廣,耦合腔類行波管的仿真設(shè)計逐漸由手動的公式推導計算發(fā)展為利用計算機程序進行計算。為此,研究者提出了針對耦合腔類行波管的1維、2維、2.5維、3維互作用分析模型,對耦合腔類行波管的高頻特性、注波互作用分析給出了很多分析方法,還根據(jù)這些模型,設(shè)計并編寫了仿真程序。雖然耦合腔類行波管的輸出功率較高,但其帶寬較窄,故擴展耦合腔類行波管的帶寬成為了一個重要的研究課題。為了擴展帶寬,涌現(xiàn)出了許多新結(jié)構(gòu)、新設(shè)計。由于很多分析模型并不具備普適性,每提出一個新結(jié)構(gòu),一種新的設(shè)計思路都需要一個更符合新特性的分析模型,例如相速漸變、跳變等都對近截止區(qū)的分析提出了新的要求。而目前能夠就近截止區(qū)域分析的模型較少,開發(fā)出的互作用計算程序也不多見。本文針對擴展耦合腔類行波管的帶寬、提高效率等目標,開展了用于耦合腔類行波管高頻計算的2.5維互作用模型的分析和實驗工作。所研究的耦合腔類注波互作用模型可計算相速漸變、跳變等參數(shù)。不僅如此,為了擴展帶寬、抑制振蕩,還研究了近截止頻率區(qū)的互作用特性,對模型進行了進一步的優(yōu)化。主要的研究內(nèi)容有:1、提出了高頻特性分析模型,將耦合腔按周期等效為傳輸電路,劃分每個周期,并將劃分出的各部分等效為傳輸電路的等效參數(shù),利用電路分析,對高頻特性進行分析。2、給出了均勻慢波線互作用分析模型,可對耦合腔類行波管的注波互作用進行快速分析,從而得到結(jié)果。3、給出了耦合腔級聯(lián)模型,可在耦合腔類行波管的近截止頻率區(qū)和常用的工作頻帶進行注波互作用分析。給出了耦合腔級聯(lián)模型的傳輸矩陣、電子運動方程、間隙場方程、R/Q、相移等參數(shù)的分析方法,并針對近截止頻率區(qū)的特性,進行了優(yōu)化分析。4、基于均勻慢波線互作用分析模型和耦合腔級聯(lián)模型分別編寫了互作用分析程序,程序由具有高擴展性和兼容性的Python編寫,借鑒MVC框架思想。并利用一支W波段行波管的實測數(shù)據(jù)與兩個模型的互作用計算結(jié)果進行了對比,之后對比了粒子模擬程序的仿真結(jié)果與耦合腔級聯(lián)模型在近截止區(qū)域的互作用計算結(jié)果,驗證了兩個模型的可行性和可靠性。
【學位單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN124
【部分圖文】：

維互作用分析模型[15-16]。3 耦合腔類行波管的研究動態(tài)3.1 耦合腔類行波管種類耦合腔行波管（Cavity Coupled Waveguide Traveling Wave Tube，簡稱 CC T一種典型的行波管類型。耦合腔類行波管的慢波結(jié)構(gòu)有許多變形，主要有合慢波結(jié)構(gòu)、雙耦合孔型慢波結(jié)構(gòu)，無加載頭的休斯結(jié)構(gòu)慢波結(jié)構(gòu)，長縫慢波結(jié)構(gòu)，梯形慢波結(jié)構(gòu)等，近年來發(fā)展迅速的折疊波導等也是對耦合腔管慢波結(jié)構(gòu)的進一步發(fā)展和變形。休斯型耦合腔慢波結(jié)構(gòu)是最為經(jīng)典的一種耦合腔慢波結(jié)構(gòu)，腔體與腔體耦合是通過相鄰兩個腔體的耦合縫隙，這種耦合是磁耦合，使得高頻信號慢波結(jié)構(gòu)中傳播。電子注穿行在耦合腔中間的電子注通道之中，經(jīng)過腔體合間隙的時候，會與高頻信號進行能量交換，從而放大高頻信號。在這種，腔體與腔體之間的耦合效果良好，是一種十分常用的耦合腔慢波結(jié)構(gòu)。

圖 1- 2 梯形交錯型慢波結(jié)構(gòu)構(gòu)，兼顧了寬頻帶和大功率容量的優(yōu)點前景。圖 1- 3 折疊波導慢波結(jié)構(gòu)波管的互作用理論研究動態(tài)互作用理論是在螺旋線行波管互作用模x 想要找到一個比螺旋線具有更高增益和

4圖 1- 3 折疊波導慢波結(jié)構(gòu)類行波管的互作用理論研究動態(tài)管的互作用理論是在螺旋線行波管互作用模擬理 Wax 想要找到一個比螺旋線具有更高增益和效率一系列耦合腔結(jié)構(gòu)進行互作用的結(jié)構(gòu)，這個結(jié)構(gòu)調(diào)整到近似就可以得到一個良好的正效應(yīng)。Gould過程中，引入了交流空間電荷的影響。而該時期研究者們一般考慮只保留了空間諧波的場同步電是這樣的分析只有當注波互作用過程較弱的時候no 等人[20]開發(fā)了一種通用的三端口表示各個腔體的圓盤模型，在分析中包括了射頻空間電荷場，電向波的影響。1968 年，Wallander 等人研制了改進
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