W波段扩展互作用器件输出窗的设计与研究
本文选题:输出窗 切入点:W波段 出处:《电子科技大学》2015年硕士论文
【摘要】:EIK(Extended Interaction Klystron)扩展互作用速调管,在上世纪50年代出现,在70年代极快发展。它融合了慢波线和谐振腔的结构,有两个的特点,可以获得更稳定,更高效率,以及更高功率的输出。EIK器件在军用微波电子系统,以及抗干扰系统中有着非常重要的地位,但是我国的研究才刚刚起步,所以大力发展EIK有着重要的意义。输出窗作为真空电子器件中重要的组成部分,扮演十分重要的角色,它既需要有着高的密封度,能够承受真空环境与大气压之间的作用力,也要有着足够大的功率容量。真空电子器件随着不断高频化、不断小型化的发展对输出窗也提出了更高的要求,针对目前日益发展的高功率器件,既要在满足传输条件下承受高功率冲击,又要在满足小型化条件下抗击大气压的力量,矛盾下的输出窗发展备受关注。输出窗失效,是损坏真空电子器件的主要因素之一,所以一个输出窗的好坏关系着整个真空电子器件的好坏,研究输出窗就显得非常必要。本文对输出窗进行研究,首先从理论出发,先研究了二次电子的危害,给出了二次电子倍增的原理,随后给出了一般解决方案。选择合适的窗片材料,用CST软件设计出一般W波段盒型输出窗,而后设计出W波段大圆波导大窗片输出窗,带宽从92.64GHz-97.19GHz,有效带宽为4.55GHz的宽带输出窗结构。研究了不同参数变化对传输曲线的影响,并且以此为标准给出精度要求。设计完成加工图纸,加工做出实物输出窗,并采用矢网分析仪进行测试,对冷测结果与仿真结果相对比,冷测结果与仿真结果相对比,频带略微右移,整体效率有所下降,由此研究了输出窗鬼模对传输的影响,研究了不对称结构对鬼模的激励作用,以及窗片参数对鬼模频率的影响。随后,对输出窗进行了热分析,给出了不同输出窗的功率容限。从热公式出发,给出了一种传输参数满足要求,在94GHz有功率容量为23.8kW的输出窗结构的传输01TM波的输出窗结构。随后又由功率容限问题,给出双介质窗片输出窗结构,在94GHz附近有着很好的传输效率。由于可观的降温效果可以获得比单片窗高的功率容限,未来应用前景很大。
[Abstract]:EIK(Extended Interaction Klystron (EIK(Extended Interaction Klystron) extended interaction klystron, which appeared in 1950s and developed rapidly in 1970s.It combines the structure of slow wave line and resonator, has two characteristics, can obtain more stable, more efficient, and higher power output. EIK device plays a very important role in the military microwave electronic system, as well as the anti-jamming system.However, the research of our country has just started, so it is of great significance to develop EIK vigorously.As an important part of vacuum electronic devices, output window plays a very important role. It not only needs high sealing degree, but also has enough power capacity to withstand the force between vacuum environment and atmospheric pressure.With the development of high frequency and miniaturization of vacuum electronic devices, higher requirements for output windows are put forward. In view of the increasing development of high power devices, it is necessary to withstand high power shocks under the conditions of transmission.In order to meet the demand of miniaturization, the development of output window under contradiction has attracted much attention.The failure of the output window is one of the main factors that damage the vacuum electronic device, so the quality of an output window is related to the quality of the whole vacuum electronic device, so it is very necessary to study the output window.In this paper, the output window is studied. Firstly, the damage of secondary electrons is studied, the principle of secondary electron multiplication is given, and the general solution is given.The suitable window material is selected and the general W band box output window is designed by CST software. Then the output window of W band large circular waveguide is designed. The bandwidth of the output window is from 92.64 GHz to 97.19 GHz, and the effective bandwidth is 4.55GHz wide band output window structure.The influence of different parameters on the transmission curve is studied, and the precision requirement is given.Design and finish the machining drawing, manufacture the physical output window, and use the vector net analyzer to test. The cold test result is compared with the simulation result, the cold test result is compared with the simulation result, the frequency band is slightly shifted to the right, and the overall efficiency is decreased.The effects of output window ghost mode on transmission, asymmetric structure excitation on ghost mode and the influence of window parameters on ghost mode frequency are studied.Then, the thermal analysis of the output window is carried out, and the power tolerance of different output windows is given.Based on the thermal formula, a transmission window structure for transmitting 01TM wave with output window structure with power capacity of 23.8kW in 94GHz is presented, which meets the requirement of transmission parameters.Then, according to the power tolerance problem, the output window structure of double dielectric window is given, which has good transmission efficiency near 94GHz.Because the considerable cooling effect can obtain higher power tolerance than single-chip window, the future application prospect is very great.
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN105
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,本文编号:1718699
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