220GHz行波管T型交错双栅慢波结构研究

发布时间：2020-08-21 01:54

【摘要】：微波电真空器件因为具有工作带宽宽,输出功率大,效率高等优点,故而被广泛应用于通信、雷达、卫星导航、电子对抗等领域。其中,行波管因为其无与伦比的宽频带特性,成为在上述领域应用最为广泛的一类微波管。为了追求高工作频段带来的高分辨率、器件小型化等优点,人们对电磁波的研究逐步从微波频段来到毫米波频段,甚至太赫兹频段,而220 GHz作为一个电磁波在大气中传播衰减较小的重要大气窗口的中心频率,成为了近来的研究热点,所以研究适用于G波段的行波管慢波结构具有重要的科学意义与应用前景。本论文主要研究任务是优化设计一种新型的适用于G波段的交错双栅慢波结构,并在此基础上,为这种慢波结构设计匹配良好的输入输出耦合装置。然后通过仿真模拟和加工实物后进行冷测实验来验证设计方案的可行性。本论文主要研究内容分为4个部分:一、G波段T型交错双栅慢波结构的研究。提出了一种T型交错双栅慢波结构,对其结构单元的高频特性进行了仿真分析,并对它的结构参数进行了扫描优化,得到各个结构参数的最佳值。随后比较T型交错双栅慢波结构与常规交错双栅慢波结构的高频特性,得出了这种T型交错双栅慢波结构对于高频特性具有一定的改善的结论。二、输入输出耦合装置的设计。针对本文的T型交错双栅慢波结构设计了两种输入输出耦合装置,第一种是E面弯波导输入输出耦合装置,第二种是H面弯曲双脊波导输入输出耦合装置。对两者进行了仿真模拟来验证方案的可行性,然后对第二种结构提出了改进方案,使之更加适用于本文的T型交错双栅行波管。三、冷测实验研究。加工T型交错双栅慢波结构和输入输出耦合装置并进行冷测实验,测试结果验证了T形交错双栅慢波结构与输入输出耦合装置方案的可行性,但是也发现了一些需要改进的地方,提出了相应的改进的方法。四、G波段行波管的注波互作用研究。为了解决自激振荡问题,给出了集中衰减器的三种方案。然后采用了厚度渐变衰减片,起到了良好的集中衰减作用。对拥有70个周期慢波结构的行波管进行了注波互作用仿真计算。与此同时,还研究了不同频率和输入功率对行波管输出功率的影响。最后探究了相速跳变技术。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN124
【图文】：

THz真空电子放大器的概念图

真空电子器件不同频段对应的最高输出功率

不同频率的电磁波在空气中的衰减

【参考文献】

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4 刘盛纲;;太赫兹科学技术的新发展[J];中国基础科学;2006年01期

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1 许雄;正弦波导及其应用的研究[D];电子科技大学;2012年

本文编号：2798749