耦合腔行波管电子效率的仿真优化与实验研究

发布时间：2019-05-07 13:29

【摘要】：耦合腔行波管在通信、雷达系统等领域中依然占据着重要的地位,其输出功率、工作带宽、增益以及效率直接决定了系统的性能。微波管的功率、带宽、增益、效率及非线性特性等性能使用传统的经验和设计方法已经很难获得综合性地提高,改进微波管设计及提高性能趋向于使用高精度的微波管CAD软件。随着CAD建模的精度、仿真软件的速度和计算能力的显著提高,微波管CAD技术已由过去的各模块独立仿真发展成为全面的集成系统仿真,可以通过计算机完整地仿真整个微波管系统,经过建模仿真获得的数据,用于实际装管可一次制管成功,从而节约了硬件实验的时间和费用。本课题来源于某重大专项行波管,针对上述问题,本论文在深入分析理论和技术原理的基础上,从仿真计算和试验验证两种方式对提高耦合腔行波管的电子效率、展宽频带进行了详尽的讨论和研究。主要内容为:1.文中详尽的介绍了耦合腔行波管色散特性和耦合阻抗分析方法;2.从提高电子效率的途径(包括采用色散补偿技术、切断次数的选择、工作点βL值的选取、电子注在通道中的填充系数的选取、相速跳变)、吸收钮扣瓷对行波管工作稳定性及效率的影响、高平均功率冷却方式3个方面进行了理论分析,针对这些因素借助CAD计算制定研究方案并通过冷测及装管试验进行验证,然后对结果数据进行讨论分析,得出各个研究方案的利弊。在对以上结论进行综合分析的基础上制定了重大专项行波管课题的高频系统的设计方案,并给出了合格行波管的测试参数。
[Abstract]:Coupled-cavity TWT still plays an important role in communication, radar system and other fields. Its output power, operating bandwidth, gain and efficiency directly determine the performance of the system. The power, bandwidth, gain, efficiency and nonlinear characteristics of microwave tube are difficult to be improved comprehensively by traditional experience and design method. The improvement of microwave tube design and the improvement of performance tend to use the high-precision microwave tube CAD software. With the precision of CAD modeling, the speed and computing ability of simulation software, microwave tube CAD technology has been developed from independent simulation of previous modules to comprehensive integrated system simulation. The whole microwave tube system can be simulated completely by computer, and the data obtained by modeling and simulation can be used in the practical installation of the tube successfully, thus saving the time and cost of the hardware experiment. This subject comes from a major special traveling wave tube. In view of the above problems, based on the in-depth analysis of the theoretical and technical principles, the electronic efficiency of the coupled cavity TWT is improved by means of simulation calculation and experimental verification. The broadening frequency band is discussed and studied in detail. The main contents are: 1. In this paper, the dispersion characteristics and coupling impedance analysis methods of coupled cavity TWT are introduced in detail. From ways to improve electron efficiency (including the use of dispersion compensation techniques, the selection of cut-off times, the selection of 尾 L values at the operating point, the selection of the filling coefficient of the electron beam in the channel, and the phase velocity jump), The influence of absorbing button porcelain on the stability and efficiency of TWT and the cooling mode of high average power are analyzed theoretically. According to these factors, the research scheme is worked out by means of CAD calculation and verified by cold test and tube loading test. Then the result data are discussed and analyzed, and the pros and cons of each research scheme are obtained. On the basis of comprehensive analysis of the above conclusions, the design scheme of high frequency system for major special TWT project is worked out, and the test parameters of qualified TWT are given.
【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】：TN124

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本文编号：2471123