正交場(chǎng)放大器是一種利用電子在互相垂直的電場(chǎng)和磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)并同微波場(chǎng)交換能量來(lái)放大信號(hào)的真空電子器件,在磁控管的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái),具有體積小、工作電壓低、相位穩(wěn)定、高效率,頻帶寬等優(yōu)點(diǎn)。正交場(chǎng)放大器產(chǎn)品應(yīng)用數(shù)量很大,廣泛應(yīng)用在目標(biāo)搜索、跟蹤等雷達(dá)系統(tǒng)中,在眾多微波管中有不可替代的地位。本文主要對(duì)S波段正交場(chǎng)放大器進(jìn)行基礎(chǔ)理論研究和仿真研究,理論研究主要包括正交場(chǎng)放大器中的電子在靜態(tài)場(chǎng)和高頻場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、慢波結(jié)構(gòu)的色散特性和耦合阻抗。進(jìn)行仿真研究時(shí),為了驗(yàn)證結(jié)果的正確性,使用不同軟件對(duì)正交場(chǎng)放大器的慢波結(jié)構(gòu)、輸入輸出結(jié)構(gòu)以及整管進(jìn)行建模仿真分析。仿真研究首先是對(duì)慢波結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定,選取短管支撐曲折線作為慢波結(jié)構(gòu),為了使慢波結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計(jì)要求,對(duì)慢波結(jié)構(gòu)的色散特性和耦合阻抗進(jìn)行分析,研究慢波結(jié)構(gòu)中的尺寸參數(shù)對(duì)高頻特性的影響。其次是對(duì)傳輸特性進(jìn)行分析,先使用CST軟件建立模型,選取簡(jiǎn)單的同軸結(jié)構(gòu)作為輸入輸出結(jié)構(gòu),調(diào)整輸入輸出結(jié)構(gòu)與慢波結(jié)構(gòu)間的連接以達(dá)到良好的耦合,最終使得駐波比小于1.65,傳輸效果良好。為驗(yàn)證準(zhǔn)確性,再使用CHIPIC軟件對(duì)整管結(jié)構(gòu)進(jìn)行冷態(tài)仿真,從輸入和輸出功率圖可看出信號(hào)傳輸效果良好... 

【文章來(lái)源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：72 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

驗(yàn)證將磁控管轉(zhuǎn)換成放大器的第一個(gè)器件的結(jié)構(gòu)示意圖

低等優(yōu)點(diǎn)，在陽(yáng)極表面的高頻電場(chǎng)是一個(gè)相位固定的駐波場(chǎng)，早期磁控管應(yīng)用在雷達(dá)、醫(yī)療、航空航天等領(lǐng)域，但逐漸被線性注器件所取代，當(dāng)前磁控管主要應(yīng)用于微波加熱、干燥、燒結(jié)等民用領(lǐng)域[13]。正交場(chǎng)放大器是一種工作在微波頻率內(nèi)的放大器，具有一定的帶寬，特點(diǎn)是體積孝重量輕、工作電壓低、效率高、相位穩(wěn)定，陽(yáng)極表面是一個(gè)相位變化的行波場(chǎng)，管子可以在一定頻帶內(nèi)工作，主要應(yīng)用在搜索、定位的雷達(dá)系統(tǒng)中，常作為行波管的末前級(jí)放大器以提高整體增益[14]。下面可將正交場(chǎng)放大器按照其屬性可以分為以下幾種類型，如圖1-2所示。圖1-2正交場(chǎng)放大器的分類

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4在這里詳細(xì)說(shuō)一下注入式正交場(chǎng)放大器和分布發(fā)射式正交場(chǎng)放大器的區(qū)別。注入式正交場(chǎng)放大器的結(jié)構(gòu)上可以分為電子槍區(qū)、互作用區(qū)和收集極區(qū)[15-16]。電子槍區(qū)主要是發(fā)射電子，具有陰極、成形極和加速陽(yáng)極結(jié)構(gòu)，在電子槍區(qū)沒(méi)有高頻場(chǎng)，電子在陽(yáng)極電壓下加速運(yùn)動(dòng)，在與電場(chǎng)垂直的磁場(chǎng)的作用下發(fā)生彎曲，形成帶狀電子注進(jìn)入互作用區(qū)，在慢波結(jié)構(gòu)和陰極間具有直流電場(chǎng)，還有與之垂直的直流磁常在高頻場(chǎng)不存在的情況下，電子做輪擺運(yùn)動(dòng)。在高頻場(chǎng)存在且電子的速度與電磁波速度相同的情況下，位于高頻縱向減速場(chǎng)的電子將位能轉(zhuǎn)化為高頻場(chǎng)能量，位于加速場(chǎng)的電子向底極漂移。位于末端的收集極是將在互作用區(qū)沒(méi)有打上慢波結(jié)構(gòu)，也沒(méi)有回轟底極的電子進(jìn)行收集[17]。注入式正交場(chǎng)放大器的基本結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。圖1-3注入式正交場(chǎng)放大器基本結(jié)構(gòu)分布發(fā)射式正交場(chǎng)放大器結(jié)構(gòu)上和磁控管很類似，有一個(gè)圓柱形陰極和未閉合的慢波結(jié)構(gòu)作為陽(yáng)極，另外還有輸入和輸出端口進(jìn)行信號(hào)的傳輸。在慢波線的終端和始端有一段光滑的漂移區(qū)域，這部分區(qū)域使能量在輸入和輸出端進(jìn)行有效的隔離，也可以為電子的重入提供路徑。電子和高頻場(chǎng)的相互作用和能量轉(zhuǎn)換機(jī)制，和磁控管是相似的，包括所要求的工作條件和電子效率等特性。分布發(fā)射式正交場(chǎng)放大器按行波性質(zhì)可以分為兩大類，即前向波放大器和返波放大器。前向波放大器就是電子的漂移方向與電磁能量傳播方向一致，電子與正色散空間諧波進(jìn)行能量交換，使得輸入的信號(hào)得以放大一定的倍數(shù)。返波放大器即電子的漂移方向與電磁波傳播的方向相反從而進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的器件[18]。分布發(fā)射式正交場(chǎng)放大器基本結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]用于空間太陽(yáng)能電站的大功率正交場(chǎng)微波源分析[J]. 楊金生,馮進(jìn)軍.  空間電子技術(shù). 2018(02)
[2]X波段300 kW正交場(chǎng)放大器設(shè)計(jì)[J]. 楊金生,周紅剛,雷雪峰.  太赫茲科學(xué)與電子信息學(xué)報(bào). 2017(05)
[3]S波段20kW平均功率正交場(chǎng)放大器研究[J]. 楊金生,周紅剛,包廣建,宋振紅.  微波學(xué)報(bào). 2017(04)
[4]大平均功率前向波放大管散熱分析[J]. 孫涵,楊金生.  真空電子技術(shù). 2016(06)
[5]新控制方式前向波放大管[J]. 包廣建,楊金生,王剛,李會(huì)成.  真空電子技術(shù). 2011(04)
[6]S波段高增益正交場(chǎng)放大器研究[J]. 李會(huì)成,楊金生.  真空電子技術(shù). 2011(03)
[7]真空電子學(xué)和微波真空電子器件的發(fā)展和技術(shù)現(xiàn)狀[J]. 丁耀根,劉濮鯤,張兆傳,王勇.  微波學(xué)報(bào). 2010(S1)
[8]面向?qū)ο蟮牧Ｗ幽MCAD建模系統(tǒng)[J]. 周俊,劉大剛,劉盛綱.  電子學(xué)報(bào). 2008(03)
[9]大功率微波真空電子學(xué)技術(shù)進(jìn)展[J]. 廖復(fù)疆.  電子學(xué)報(bào). 2006(03)
[10]前向波放大管在雷達(dá)系統(tǒng)中新的應(yīng)用方式[J]. 崔愛(ài)國(guó).  真空電子技術(shù). 2002(06)

博士論文
[1]基于超材料的新型輻射源研究[D]. 王彥帥.電子科技大學(xué) 2017
[2]電磁粒子模擬方法及其應(yīng)用研究[D]. 周俊.電子科技大學(xué) 2009

碩士論文
[1]螺旋線行波管注波互作用數(shù)值模擬研究[D]. 王鵬.電子科技大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3220894