毫米波、太赫茲科學(xué)技術(shù)因其在通信、生物、醫(yī)療等諸多領(lǐng)域有著廣泛且重要的應(yīng)用價(jià)值,已成為電子科學(xué)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。而真空電子器件則是產(chǎn)生毫米波、太赫茲波的重要大功率輻射源。隨著工作頻率的提高,受尺寸共度效應(yīng)等限制,高頻結(jié)構(gòu)尺寸變小,面臨加工難度變大和傳輸損耗增高等難題;為了解決這些問(wèn)題,諸多新型高頻系統(tǒng)被提出,為預(yù)先估計(jì)高頻結(jié)構(gòu)對(duì)整管特性的影響,有必要對(duì)高頻結(jié)構(gòu)的電磁特性進(jìn)行理論分析和實(shí)際測(cè)量,本文著重研究了正弦型行波管和擴(kuò)展互作用速調(diào)管（EIK）這兩種新型毫米波器件的高頻特性,主要工作和成果如下:1,本文從微擾理論出發(fā),推導(dǎo)出了適用于正弦型行波管高頻系統(tǒng)特性的相關(guān)測(cè)量公式,提出了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法,并在仿真軟件中進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn),得到了色散特性與耦合阻抗值,對(duì)所推導(dǎo)的測(cè)量公式進(jìn)行了驗(yàn)證。2,通過(guò)仿真軟件設(shè)計(jì)了基于梯形結(jié)構(gòu)的G波段擴(kuò)展互作用速調(diào)管高頻結(jié)構(gòu),模擬結(jié)果表明所設(shè)計(jì)EIK的中心頻率約為216.5GHz,在工作電壓18kV,工作電流0.228A,輸入信號(hào)40mW的條件下,最高輸出功率可達(dá)115W,增益34.6dB,電子效率2.8%;在輸出功率大于100W的情況下有大于200MHz的帶寬,... 

【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)】：88 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

簡(jiǎn)易電磁頻譜劃分圖[1]

ㄐ灤駝嬋盞繾悠骷?攀?目前工作在毫米波及太赫茲頻段的大功率真空電子源主要包括：行波管，返波管，回旋管，磁控管，擴(kuò)展互作用速調(diào)管(EIK)等[11-20]。在這些毫米波器件中，行波管因其寬帶寬、抗干擾性好、工作穩(wěn)定的特點(diǎn)，有非常廣泛的應(yīng)用，主要在軍事設(shè)施，航天裝備，通信站點(diǎn)等地方發(fā)揮其獨(dú)特的作用。而擴(kuò)展互作用速調(diào)管(EIK)則具有高功率和高頻率的特點(diǎn)，適合于對(duì)增益和輸出功率有較高要求的場(chǎng)合[21]。1.2.1正弦型行波管概述行波管(TWT)具有很寬的帶寬，較大的功率增益和低噪聲的特點(diǎn)，是一種高效的微波輻射源器件，圖1-2為典型行波管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1-2典型行波管結(jié)構(gòu)示意圖[2]從圖中我們可以看出行波管的結(jié)構(gòu)主要包含以下幾個(gè)部分，分別是電子槍、慢波結(jié)構(gòu)、磁聚焦系統(tǒng)、輸入輸出結(jié)構(gòu)和收集極。行波管的工作原理也可以從這幾個(gè)

重要場(chǎng)所，對(duì)其結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新和探索顯得尤為重要。美國(guó)加州大學(xué)在HIFIVE計(jì)劃中，將一種矩形柵結(jié)構(gòu)行波管進(jìn)行改進(jìn)，提出了半周期交錯(cuò)雙柵的慢波結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)將原先矩形柵結(jié)構(gòu)行波管的帶寬拓寬了很多，輸出功率也有所提高，但是半周期交錯(cuò)雙柵結(jié)構(gòu)需要配合設(shè)計(jì)較為復(fù)雜的輸入結(jié)構(gòu)和輸出結(jié)構(gòu)，以降低反射。常規(guī)的慢波結(jié)構(gòu)(如折疊波導(dǎo)等)，在發(fā)展到高頻段的時(shí)候，由于尺寸共度效應(yīng)等限制，高頻結(jié)構(gòu)尺寸變小，引起加工難度變大和傳輸損耗增高等難題。為了解決這些問(wèn)題，2010年電子科技大學(xué)提出了一種新型正弦波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)[21]，如圖1-3所示。圖1-3正弦行波管結(jié)構(gòu)正弦型行波管結(jié)合了另外兩種慢波結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，一種是折疊波導(dǎo)較低的反射，另一種是半周期交錯(cuò)雙柵較寬的帶寬和天然的電子注通道。為了減小反射，相較于反射較大的交錯(cuò)雙柵，正弦波導(dǎo)可看作是將交錯(cuò)雙柵的矩形膜片和波導(dǎo)壁結(jié)合成漸變的整體，電磁波通道較為均勻，這樣一來(lái)可以在一定程度上減小反射[22]。對(duì)于通道漸變的曲線，可以選擇簡(jiǎn)潔的正弦曲線，這也是正弦波導(dǎo)的名稱由來(lái)。另外，

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3625680