本文關(guān)鍵詞：帶狀電子注行波管的理論與實(shí)驗(yàn)研究　出處：《電子科技大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：近年來,作為一種常規(guī)的O型微波真空電子器件,當(dāng)行波放大器工作在毫米波及亞毫米波段時(shí),由于尺寸共渡效應(yīng),器件尺寸變的非常小,并且導(dǎo)致了一系列的問題,如:小尺寸的部件加工制作非常困難;小尺寸的部件能夠允許通過的電流降低,從而導(dǎo)致器件的性能急劇下降,比如器件的輸出功率和電子效率降低。為了解決上述難題,并且提高器件的性能,我們用帶狀電子注取代原來傳統(tǒng)的圓型電子注。帶狀電子注相對于傳統(tǒng)的圓型電子注而言具有一下幾個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn):1、它擁有更大的橫向尺寸,即更大的橫截面積,因此在相同電流密度下,帶狀電子注能夠傳輸更大電流,從而增加電子注的直流功率容量;2、相同電流強(qiáng)度下,大的橫截面積使得帶狀電子注擁有更小的電流密度,從而有更小的空間電荷效應(yīng);3、平面型帶狀電子注器件更有利于器件向平面化、集成化、小型化、高工作頻率、高輸出功率方向發(fā)展。因此帶狀電子注器件能夠在毫米波、亞毫米波甚至太赫茲波段相對寬的頻帶內(nèi),提供較高的輸出功率,是一種非常有潛力的大功率器件。在眾多適合帶狀電子注工作的慢波結(jié)構(gòu)中,交錯(cuò)雙柵慢波結(jié)構(gòu)是一種新型慢波結(jié)構(gòu),它具有以下幾個(gè)明顯優(yōu)勢:1、全金屬結(jié)構(gòu),散熱性能好,能夠允許大功率器件工作;2、擁有天然的帶狀電子注通道,非常適合帶狀電子注工作;3、色散特性溫和,擁有較寬的工作帶寬以及較高的耦合阻抗;4、結(jié)構(gòu)簡單,二維平面型結(jié)構(gòu),非常適用于微機(jī)電子系統(tǒng)加工制造。本學(xué)位論文基于帶狀電子注以及交錯(cuò)雙柵慢波結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn),從仿真設(shè)計(jì)角度及工程實(shí)驗(yàn)角度設(shè)計(jì)了五只帶狀電子注行波管:1、仿真設(shè)計(jì)了一只工作在220GHz的交錯(cuò)雙柵行波管;2、仿真設(shè)計(jì)了一只工作在220GHz的帶狀雙注大功率行波管;3、仿真設(shè)計(jì)了一只工作在220GHz的相速跳變大功率行波管;4、仿真設(shè)計(jì)并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了一只閉合型PCM聚焦的Ka波段帶狀電子注行波管;5、仿真設(shè)計(jì)并實(shí)驗(yàn)測試了一只開敞型PCM聚焦的Ka波段帶狀電子注行波管。本學(xué)位論文所開展的主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下所示:(1)為了有效地抑制行波管中的返波振蕩,提出了一種新型加載衰減器的方法,應(yīng)用于220GHz帶狀電子注行波管,該方法比傳統(tǒng)加載衰減器的方法更簡單有效;為了簡單有效地控制帶狀電子注的形狀及電流密度,提出了一種改進(jìn)的太赫茲帶狀電子注電子槍的設(shè)計(jì)方法,該方法能夠方便設(shè)計(jì)人員快速有效地設(shè)計(jì)出理想的帶狀電子注。(2)為了解決多電子注行波管注耦合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)困難的難題,提出利用Y型分支波導(dǎo)作為輸入輸出結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路,解決了220GHz帶狀雙注大功率行波管的輸能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題。(3)為了進(jìn)一步提高行波管的輸出功率,成功將相速跳變技術(shù)運(yùn)用到220GHz交錯(cuò)雙柵大功率行波管中。相速跳變技術(shù)通過改變慢波結(jié)構(gòu)的尺寸,從而改變慢波結(jié)構(gòu)中微波信號的相速度,使其與互作用過后的電子注速度實(shí)現(xiàn)再同步,重新激勵(lì)起有效的注-波互作用,實(shí)現(xiàn)輸出功率的進(jìn)一步提高。為了解決高頻率下,小尺寸輸能結(jié)構(gòu)難加工的難題,提出了一種更利于微機(jī)電加工技術(shù)的E面彎曲輸入輸出耦合結(jié)構(gòu),并且通過UV-LIGA技術(shù)對太赫茲慢波結(jié)構(gòu)加工的可行性進(jìn)行了初步的實(shí)驗(yàn)探索和討論。(4)提出了一種新型小型化可調(diào)開敞型PCM聚焦系統(tǒng),應(yīng)用于Ka波段交錯(cuò)雙柵行波管中。該系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)極靴的位置能夠方便有效地調(diào)節(jié)磁場By分量的大小,進(jìn)而方便有效地聚焦帶狀電子注的寬邊。優(yōu)化了一種非均勻的PCM聚焦系統(tǒng),使得帶狀電子注能夠在220GHz行波管高頻系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)100%流通。(5)利用交錯(cuò)雙柵慢波結(jié)構(gòu)成功研制出兩只帶狀電子注行波管。仿真工作主要包括,優(yōu)化設(shè)計(jì)Ka波段交錯(cuò)雙柵行波管的高頻系統(tǒng)及電子光學(xué)系統(tǒng)全部部件的所有工作參數(shù)及尺寸參數(shù)。實(shí)驗(yàn)測試工作主要包括,高頻系統(tǒng)及電子光學(xué)系統(tǒng)的加工、焊接、裝配;高頻系統(tǒng)傳輸特性的測試;電子槍性能測試;聚焦系統(tǒng)性能調(diào)試及電子注流通率測試;行波管功率測試。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN124

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ZHANG Minghao;WEI Yanyu;YUE Lingna;GUO Guo;WANG Yuanyuan;SHI Xianbao;WANG Wenxiang;;A Research of 140-GHz Folded Rectangular Groove Waveguide Traveling-Wave Tube[J];Chinese Journal of Electronics;2015年04期

2 賴劍強(qiáng);魏彥玉;劉洋;黃民智;唐濤;王文祥;宮玉彬;;A staggered double vane circuit for a W-band traveling-wave tube amplifier[J];Chinese Physics B;2012年06期

3 許雄;魏彥玉;沈飛;黃民智;唐濤;段兆云;宮玉彬;;Research of sine waveguide slow-wave structure for a 220-GHz backward wave oscillator[J];Chinese Physics B;2012年06期

4 劉軍華;;不斷發(fā)展中的行波管技術(shù)[J];真空電子技術(shù);2010年04期

5 劉盛綱;鐘任斌;;太赫茲科學(xué)技術(shù)及其應(yīng)用的新發(fā)展[J];電子科技大學(xué)學(xué)報(bào);2009年05期

6 字張雄;;大功率行波管的現(xiàn)狀與發(fā)展[J];真空電子技術(shù);2008年05期

7 廖復(fù)疆;;大功率微波真空電子學(xué)技術(shù)進(jìn)展[J];電子學(xué)報(bào);2006年03期

8 劉盛綱;;太赫茲科學(xué)技術(shù)的新發(fā)展[J];中國基礎(chǔ)科學(xué);2006年01期

9 石星;;毫米波雷達(dá)的應(yīng)用和發(fā)展[J];電訊技術(shù);2006年01期

10 廖復(fù)疆;微型真空電子器件和太赫茲輻射源技術(shù)進(jìn)展[J];電子學(xué)報(bào);2003年09期

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本文編號：1311094