真空電子器件是電子在真空狀態(tài)下和電磁波產(chǎn)生互作用并放大電磁波的裝置。近年來,隨著真空電子器件向毫米波和亞毫米波頻段發(fā)展,由于尺寸共渡效應(yīng),常規(guī)“O”型器件尺寸變得非常小,隨之帶來一系列問題。帶狀注真空電子器件由于橫向可拓展,能夠提高輸入功率,因而在高頻段展現(xiàn)出巨大優(yōu)勢。三槽梯形線慢波結(jié)構(gòu)是一種全金屬結(jié)構(gòu),除具有結(jié)構(gòu)堅固且簡單、易加工、熱耗散能力強等優(yōu)點外,其最突出的優(yōu)點是帶狀電子注通道尺寸很大,輸出功率很高。因此,該慢波結(jié)構(gòu)受到了眾多研究者們的喜愛。本論文的主要研究內(nèi)容如下:（1）基于三槽梯形線慢波結(jié)構(gòu)設(shè)計了一支X波段行波管。首先設(shè)計高頻結(jié)構(gòu);接著設(shè)計了三節(jié)階梯漸變輸入/輸出耦合結(jié)構(gòu),并且進行了傳輸特性仿真計算;隨后利用CST Particle進行注-波互作用研究,仿真結(jié)果顯示:在9.5¹0.5GHz頻帶內(nèi),輸出功率超過15.5kW,并且在10GHz處輸出功率達最高26.45kW,此時的增益為27.23dB,電子效率為25.43%。最后對整個行波管進行“冷”測驗,測試結(jié)果滿足設(shè)計要求。（2）基于三槽梯形線慢波結(jié)構(gòu)設(shè)計了一支Ka波段行波管。本章節(jié)提出了一種分布式衰減... 

【文章來源】：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

【文章頁數(shù)】：105 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

電磁波波譜圖

圖 1-2 毫米波及太赫茲波的大氣衰減特性圖毫米波在軍事和民用方面的應(yīng)用[8, 9]如下：首先是毫米波雷達。波長短，更高精度的定位，可以探測更小的目標，是理想的低空防御系統(tǒng)。其次通信方面。波長短且頻帶寬，具有更高的數(shù)據(jù)傳輸速度，及更好的保密，毫米波制導(dǎo)。由于毫米波介于微波與紅外波之間，具有它們的制導(dǎo)優(yōu)兼有自身的天線副瓣低優(yōu)點，因此毫米波制導(dǎo)成為導(dǎo)彈系統(tǒng)的首取。第對抗方面。毫米波能夠穿透云霧實現(xiàn)全天時、全天后工作；能夠穿透戰(zhàn)實現(xiàn)實時戰(zhàn)場監(jiān)視和避開敵方攔截、監(jiān)測[10]。第五，大功率的毫米波可作輻射武器和大功率毫米波雷達。高功率微波可以用來驅(qū)散非法游行、眾鬧事的人群；當功率密度高達一定程度時能夠狠狠打擊敵方的毫米波系統(tǒng)等。第六，毫米波穿透力強，能夠穿透脂肪、陶瓷、布料、塑料，檢測等。除了上述應(yīng)用外，毫米波在其他方面還有其獨特的用途，例如醫(yī)療行業(yè)波成像技術(shù)，一種無損成像技術(shù)，可用來檢測腫瘤、癌癥及其它病灶等

圖 1-3 行波管結(jié)構(gòu)示意圖進入二十一世紀來，社會的發(fā)展速度加快，即將進入大數(shù)據(jù)時代，對于更高功率、更高頻率的電真空器件的需求也更為迫切。然而，常規(guī)的圓形電子注電真空器件發(fā)展遇到了障礙。隨著真空器件的工作頻率提高，趨膚深度（ 2 s）隨之減少，導(dǎo)致單位長度損耗增大，器件增益和效率降低。另外由于尺寸共渡效應(yīng)，高頻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸將變得非常小，其內(nèi)部傳輸電子注的電子注通道尺寸也很小，進而導(dǎo)致電子注尺寸會更小。如此將會導(dǎo)致：（1）電子注尺寸越小會使得電子空間電荷力越強，增加聚焦電子注的難度；（2）電子注尺寸變小會使得電流密度增大，功率容量必然會受到限制。為了使真空電子器件更好地運用在毫米波甚至亞毫米波領(lǐng)域，帶狀電子注受到了研究者們的青睞。與傳統(tǒng)圓型電子注相比，帶狀電子注有如下顯著優(yōu)勢：帶狀束作為電子注源，使得輸入電流和電子注截面寬度成正比，即輸入功率隨注寬度增加而增加。電流密度不變時，將半徑 0.1mm的圓形電子注替換為兩倍寬度的帶狀電子束，則輸入功率增大 2.5 倍，而替換為 4倍寬度的帶狀束，輸入功率增大 5 倍之多。因此，帶狀束電真空器件是一種新型


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