本文關(guān)鍵詞：新型平面型級(jí)聯(lián)行波管研究

  更多相關(guān)文章： 集成行波管 多注并聯(lián) 平面級(jí)聯(lián)行波管 異構(gòu)級(jí)聯(lián)行波管

【摘要】：受固態(tài)功率器件沖擊以及太赫茲應(yīng)用需求,電真空類行波管不斷要求向更高頻率、更高功率方向發(fā)展。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的行波管因其精細(xì)的結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的加工無法提供更高頻率的高功率輸出,因此需要采用新型高頻結(jié)構(gòu)行波管,同時(shí)尋求更大的輸出功率。通過集成和級(jí)聯(lián)等空間合成方式是目前解決大功率輸出的有效手段。同時(shí)由于現(xiàn)代加工工藝的不斷突破,從大電流陰極發(fā)射到LIGA和DRIE等技術(shù)的發(fā)展,為真空器件的規(guī)模集成提供了可能。論文圍繞集成行波管所涉及理論、設(shè)計(jì)與仿真開展研究工作,工作的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)可以概括為下述五個(gè)方面。1、建立了電子光學(xué)多注集成系統(tǒng)基本理論。從靜態(tài)場(chǎng)的Maxwell方程組,考慮相對(duì)論效應(yīng)的動(dòng)量方程以及電流連續(xù)性方程出發(fā),構(gòu)建了電子光學(xué)基本理論模型。在軸對(duì)稱系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,發(fā)展了多注集成系統(tǒng)要求的非軸對(duì)稱電子光學(xué)系統(tǒng)理論模型。2、建立了任意結(jié)構(gòu)的通用注波互作用理論模型。通過分析任意結(jié)構(gòu)的普遍場(chǎng)形態(tài),得到了任意周期結(jié)構(gòu)下的小信號(hào)注波互作用理論模型。結(jié)合注波互作用過程中能量轉(zhuǎn)化與守恒關(guān)系,建立了通用場(chǎng)理論模型,進(jìn)而發(fā)展了通用的注波互作用大信號(hào)模型。針對(duì)集成行波管兩類典型結(jié)構(gòu):并聯(lián)和串聯(lián)集成結(jié)構(gòu)的注波互作用特性進(jìn)行了分析和討論。最后,建立了多電子注與電磁波的互作用理論模型,并分析了級(jí)聯(lián)行波管的輸入功率限制問題。3、完成了多注并聯(lián)集成行波管的電子光學(xué)系統(tǒng)分析。重點(diǎn)討論了均勻場(chǎng)、Wiggler場(chǎng)、PCM場(chǎng)等多種類型磁場(chǎng)約束帶狀電子軌跡,并研究了帶狀電子注的空間合成技術(shù),以及高效率多注收集極分析,探討了并聯(lián)集成行波管電子光學(xué)關(guān)鍵技術(shù)。4、完成了平面級(jí)聯(lián)行波管相關(guān)理論及設(shè)計(jì)研究。平面級(jí)聯(lián)行波管能極好的適應(yīng)行波管集成加工的特點(diǎn),并能獲得更高的輸出功率。但各高頻結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵連接結(jié)構(gòu)是制約級(jí)聯(lián)性能的關(guān)鍵。論文給出了高頻分析的基礎(chǔ)理論,討論了平面級(jí)聯(lián)行波管的連接方式,最終設(shè)計(jì)了新型E面截角波導(dǎo),獲得優(yōu)良的傳輸性能的同時(shí)壓縮了連接尺寸。5、完成了異構(gòu)級(jí)聯(lián)行波管的仿真和設(shè)計(jì)。異構(gòu)級(jí)聯(lián)行波管能夠充分不同高頻結(jié)構(gòu)各自的注波互作用特性發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì),從而使級(jí)聯(lián)行波管獲得更好的性能。首先提出了級(jí)聯(lián)行波管的設(shè)計(jì)方法,以V波段螺旋線-折疊波導(dǎo)級(jí)聯(lián)行波管為典型代表,結(jié)合兩類高頻結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)最終級(jí)聯(lián)行波管整體性能滿足55-60GHz(5GHz帶寬)內(nèi)獲得800W的功率和55dB的增益。
【關(guān)鍵詞】：集成行波管 多注并聯(lián) 平面級(jí)聯(lián)行波管 異構(gòu)級(jí)聯(lián)行波管
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN124
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-22
• 1.1 行波管介紹11-12
• 1.2 集成行波管發(fā)展12-19
• 1.3 論文的立題背景及主要工作和創(chuàng)新19-20
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)20-22
• 第二章 集成電子光學(xué)系統(tǒng)基本理論22-30
• 2.1 基本方程22-24
• 2.1.1 Maxwell方程組22-23
• 2.1.2 相對(duì)論下的動(dòng)量方程23
• 2.1.3 強(qiáng)流電子光學(xué)基本方程組23-24
• 2.1.4 強(qiáng)流電子光學(xué)基本方程組24
• 2.2 軸對(duì)稱系統(tǒng)中的基本方程24-28
• 2.2.1 電位和電場(chǎng)強(qiáng)度24-25
• 2.2.2 磁矢位和磁感應(yīng)強(qiáng)度25-26
• 2.2.3 運(yùn)動(dòng)方程26-27
• 2.2.4 軌跡方程27-28
• 2.3 非軸對(duì)稱系統(tǒng)中的基本方程28-29
• 2.4 小結(jié)29-30
• 第三章 集成系統(tǒng)注波互作用理論研究30-49
• 3.1 任意慢波結(jié)構(gòu)的注波互作用理論30-44
• 3.1.1 任意慢波結(jié)構(gòu)的場(chǎng)31-34
• 3.1.2 注波互作用小信號(hào)理論34-37
• 3.1.3 注波互作用大信號(hào)理論37-44
• 3.2 注波互作用集成分析44-48
• 3.2.1 多電子注耦合理論模型45-46
• 3.2.2 電子注串聯(lián)影響分析46-48
• 3.3 小結(jié)48-49
• 第四章 多注并聯(lián)集成行波管電子光學(xué)系統(tǒng)研究49-65
• 4.1 電子槍集成設(shè)計(jì)49-60
• 4.1.1 均勻磁場(chǎng)與Wiggler磁場(chǎng)下的帶狀注傳輸特性比較50-54
• 4.1.2 Wiggler磁場(chǎng)與PCM磁場(chǎng)下的帶狀注傳輸特性比較54-59
• 4.1.3 帶狀注多注集成電子槍59-60
• 4.2 多注收集極設(shè)計(jì)60-64
• 4.2.1 收集極入.條件的分析60-61
• 4.2.2 收集極電極的優(yōu)化設(shè)計(jì)61-62
• 4.2.3 高效率三注行波管三級(jí)降壓收集極設(shè)計(jì)62-64
• 4.3 小結(jié)64-65
• 第五章 平面級(jí)聯(lián)行波管理論與設(shè)計(jì)研究65-86
• 5.1 高頻慢波系統(tǒng)三維有限元分析方法65-71
• 5.1.1 高頻結(jié)構(gòu)本征值算法65-70
• 5.1.2 基于疊層型高階矢量有限元法的S參數(shù)計(jì)算70-71
• 5.2 多束折疊波導(dǎo)71-73
• 5.2.1 并行多注結(jié)構(gòu)71-72
• 5.2.2 單一多注結(jié)構(gòu)72
• 5.2.3 級(jí)聯(lián)多注結(jié)構(gòu)72-73
• 5.3 三注級(jí)聯(lián)折疊波導(dǎo)S參數(shù)研究73-85
• 5.3.1 矩形波導(dǎo)中場(chǎng)分布73-74
• 5.3.2 TE10模矩形波導(dǎo)的傳輸功率74
• 5.3.3 TE10模矩形波導(dǎo)的等效阻抗74-76
• 5.3.4 轉(zhuǎn)角鏡原理76
• 5.3.5 折疊波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)特性76-79
• 5.3.6 三注級(jí)聯(lián)折疊波導(dǎo)連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)79-85
• 5.4 小結(jié)85-86
• 第六章 異構(gòu)級(jí)聯(lián)行波管設(shè)計(jì)與仿真研究86-97
• 6.1 設(shè)計(jì)原理87-88
• 6.2 級(jí)聯(lián)行波管設(shè)計(jì)88-96
• 6.3 小結(jié)96-97
• 第七章 全文總結(jié)97-98
• 致謝98-99
• 參考文獻(xiàn)99-104
• 攻博期間取得的研究成果104-105

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李斌;行波管幅相一致特性研究[D];電子科技大學(xué);2003年

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本文編號(hào)：1077022