V波段的微带曲折慢波结构研究

发布时间：2020-08-12 13:47

【摘要】：毫米波技术在毫米波雷达、毫米波末制导和电子对抗领域发挥了重要作用,特别鉴于V波段毫米波具有独特的大气衰减特性,使其在保密通信领域具有巨大的应用价值,而这些技术的核心器件就是毫米波功率源。我们一般将毫米波功率源分成两种类型:固态功率源器件和电真空器件。目前,由于半导体技术的快速发展,固态功率源的成本急速下降,大规模集成化且易于加工的固态功率源已经占据了大部分低频及低功率的电子应用领域。但随着工作频率和功率要求的上升,电真空器件在高频段具有的宽频带、高功率容量以及抗干扰能力强等特点,使其成为毫米波通信领域不可替代的核心器件。O型电真空器件的最关键部位是慢波结构,其性能的优劣将直接影响整个器件的工作状态。微带曲折慢波结构是一种新型的慢波结构,它的实体体积较小,所要求的工作电压较低,工作频带宽而且适用于微细加工技术制造,成为毫米波行波管新型慢波结构研究的一个热点。本文设计了3种V波段改进型的U型曲折慢波结构:介质杆支撑加脊U型微带曲折慢波结构、多脊U型微带曲折慢波结构和基底悬空U型微带曲折慢波结构。文中对三种结构在V波段的高频特性、传输特性以及注波互作用特性进行了详细研究。本论文的主要内容如下:1.分析微带结构导体带的相关参数对微带曲折慢波结构的影响,出并验证了这种慢波结构的输入输出阻抗匹配设计方法。2.设计了介质杆支撑加脊U型微带曲折慢波结构,调整优化参数后使其可工作于V波段。研究分析了该结构的高频特性及传输特性,最后完成该结构的注波互作用模拟。3.设计多脊U型微带曲折慢波结构,对比了它与普通U型和单脊U型的高频特性。研究分析了该结构高频特性和传输特性,最后完成注波互作用模拟。4.设计基底悬空U型微带曲折慢波结构,分析了它的高频特性和传输特性,并完成了该结构的注波互作用粒子模拟。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN015
【图文】：

正是因为微波频段的电磁波具有这些特点，微波技术被广泛应用域、工农业以及日常生活的各个方面。下表给出微波频段的划分[2]：表 1-1 微波频段划分段 S 波段 C 波段 X 波段 Ku 波段 K 波段 Ka 波段 V 波段 WHz 2~4GHz 4~8GHz 8~12GHz 12~18GHz 18~26GHz 26~40GHz 50~75GHz 75~.2 毫米波及亚毫米波的概念及特点毫米波的频率范围为 30GHz~3000GHz,这是一种介于红外线及光之间的属于微波频段中的高频电磁波。而波长低于 1mm 的毫米波则特称为亚毫米波及亚毫米波的最大特点就是其较短的波长和较宽的频带宽度。与电磁波相比，毫米波除了以上两个特点外，还有一个更为特殊的特性，即口”与吸收峰[3-4]。

图 1-2 行波管结构图统作为行波管的核心部分，慢波系统的特性将直接影响整个行频带宽度以及增益大小等关键指标。尤其在毫米波波段，慢波变动都会对整个器件产生重大影响。折慢波结构结构种类比较典型的几种慢波结构有耦合腔[16-17]、梯形线[18]、曲折波导的螺旋线慢波结构[21-22]。微波技术发展对行波管 出了越来越高的要求，使其不断向着率、更宽频带、高可靠、长寿命等方向迈进[23]。随着工作频率波结构加工也变得较为困难。传统的慢波结构在毫米波频段中：螺旋线的横向尺寸极小，散热困难且功率容量小，因此螺旋

图 1-3 微带的基本结构质基片一面上的导体带和敷在另一面的接地板构成，w,导体带厚度为 t。导体带通常采用真空蒸发薄膜技术路技术制成，接地板材料一般选用与导体带材料相同成软材料和硬材料两类。软材料如 RT Duroid 5870 和材料一般选用石英、蓝宝石和氧化铝，这类材料的热膨以看成是由双根线演变而来。双根线中传输的是 TE入不会破坏 TEM 波的场结构，因此单纯的由导体带构仍然可以传输 TEM 波，但微带线在导带和接地板并非充满了整个微带结构，它只存在于导带和金属板生了改变，微带中传输的波必须同时满足导体边界条知道 TEM 波的传输Ez和Hz都为 0，但是微带并非如此的 TEM 波。由于介质中的场比介质与空气界面引起

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本文编号：2790614