宽带毫米波螺旋线慢波结构的研究
[Abstract]:Spiral slow wave structure is one of the earliest slow wave structures. Because of its very wide frequency band characteristics, it is widely used in the design of broadband traveling wave tube. It has the characteristics of wide band, high power, high efficiency and high gain. In particular, it can form microwave power module (MPM) or millimeter wave power module (MMPM), with solid state amplifier and electronic power tuner, which is widely used in radar, aerospace and communication. Electronic confrontation and other fields. With the development of military electronic technology, spiral traveling wave tube is needed to have the characteristics of wider frequency band, higher power, higher frequency, longer life and smaller size, so it is of great theoretical value and practical significance to study the helix slow wave structure in depth and detail. In this paper, the slow wave structure of broadband millimeter wave helix is studied. The main work is as follows: 1. In order to improve the dispersion characteristics of helix slow wave structure and expand the working bandwidth, metal loading and ridge loading of slow wave structure are carried out based on dispersion molding technology. The ridge loaded spiral slow wave structure working in 18-40GHz band and the spiral slow wave structure loaded by T wing in 26.5~40GHz band are designed by using 3D electromagnetic simulation software HFSS. The influence of the size parameters of the high frequency structure on the high frequency characteristics is analyzed in detail. The size is optimized and the flat dispersion curve and high coupling impedance are obtained. 2. The 18~40GHz spiral traveling wave tube interaction system is designed. The ridge loaded helix is used as the slow wave structure. Based on the pitch jump technology, the 2.5 dimensional large signal interaction program is used to simulate the beam-wave interaction. When the working voltage is 9700 V and the working current is 170 Ma, the effects of different pitch jump schemes on the beam-wave interaction are compared. the results show that the fundamental output power of the uniform pitch tube is more than 180 W, the electronic efficiency is more than 11%, the gain is more than 35 dB, and the second harmonic is less than-6 dB. The miniaturized traveling wave tube (TWT) is designed for 26.5~40GHz MMPM. The helix loaded with T-shaped wing is used as the slow wave structure, and the influence of working parameters on the beam-wave interaction characteristics is investigated by using the 2.5-dimensional large signal interaction program. A miniaturized traveling wave tube with a length of 70mm, an output power of more than 55W, an electronic efficiency of more than 7% and a gain of about 20dB is designed. After further optimization, the tube length is shortened to 60 mm, the current is 90 Ma, the output power is more than 54 W, the electronic efficiency is more than 6.4%, and the gain is more than 20 dB.
【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:2505806
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