耦合腔类行波管注波互作用分析

发布时间：2020-10-31 18:40

　　 行波管常被应用在雷达系统、通信卫星电子对抗系统和电磁兼容测试等领域,是一种用处十分广泛的真空器件。行波管种类繁多,其中耦合腔类行波管凭借其在耦合阻抗、承载功率、散热性能等方面的优势成为了当前的研究热点。伴随着计算机技术的推广,耦合腔类行波管的仿真设计逐渐由手动的公式推导计算发展为利用计算机程序进行计算。为此,研究者提出了针对耦合腔类行波管的1维、2维、2.5维、3维互作用分析模型,对耦合腔类行波管的高频特性、注波互作用分析给出了很多分析方法,还根据这些模型,设计并编写了仿真程序。虽然耦合腔类行波管的输出功率较高,但其带宽较窄,故扩展耦合腔类行波管的带宽成为了一个重要的研究课题。为了扩展带宽,涌现出了许多新结构、新设计。由于很多分析模型并不具备普适性,每提出一个新结构,一种新的设计思路都需要一个更符合新特性的分析模型,例如相速渐变、跳变等都对近截止区的分析提出了新的要求。而目前能够就近截止区域分析的模型较少,开发出的互作用计算程序也不多见。本文针对扩展耦合腔类行波管的带宽、提高效率等目标,开展了用于耦合腔类行波管高频计算的2.5维互作用模型的分析和实验工作。所研究的耦合腔类注波互作用模型可计算相速渐变、跳变等参数。不仅如此,为了扩展带宽、抑制振荡,还研究了近截止频率区的互作用特性,对模型进行了进一步的优化。主要的研究内容有:1、提出了高频特性分析模型,将耦合腔按周期等效为传输电路,划分每个周期,并将划分出的各部分等效为传输电路的等效参数,利用电路分析,对高频特性进行分析。2、给出了均匀慢波线互作用分析模型,可对耦合腔类行波管的注波互作用进行快速分析,从而得到结果。3、给出了耦合腔级联模型,可在耦合腔类行波管的近截止频率区和常用的工作频带进行注波互作用分析。给出了耦合腔级联模型的传输矩阵、电子运动方程、间隙场方程、R/Q、相移等参数的分析方法,并针对近截止频率区的特性,进行了优化分析。4、基于均匀慢波线互作用分析模型和耦合腔级联模型分别编写了互作用分析程序,程序由具有高扩展性和兼容性的Python编写,借鉴MVC框架思想。并利用一支W波段行波管的实测数据与两个模型的互作用计算结果进行了对比,之后对比了粒子模拟程序的仿真结果与耦合腔级联模型在近截止区域的互作用计算结果,验证了两个模型的可行性和可靠性。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN124
【部分图文】：

维互作用分析模型[15-16]。3 耦合腔类行波管的研究动态3.1 耦合腔类行波管种类耦合腔行波管（Cavity Coupled Waveguide Traveling Wave Tube，简称 CC T一种典型的行波管类型。耦合腔类行波管的慢波结构有许多变形，主要有合慢波结构、双耦合孔型慢波结构，无加载头的休斯结构慢波结构，长缝慢波结构，梯形慢波结构等，近年来发展迅速的折叠波导等也是对耦合腔管慢波结构的进一步发展和变形。休斯型耦合腔慢波结构是最为经典的一种耦合腔慢波结构，腔体与腔体耦合是通过相邻两个腔体的耦合缝隙，这种耦合是磁耦合，使得高频信号慢波结构中传播。电子注穿行在耦合腔中间的电子注通道之中，经过腔体合间隙的时候，会与高频信号进行能量交换，从而放大高频信号。在这种，腔体与腔体之间的耦合效果良好，是一种十分常用的耦合腔慢波结构。

图 1- 2 梯形交错型慢波结构构，兼顾了宽频带和大功率容量的优点前景。图 1- 3 折叠波导慢波结构波管的互作用理论研究动态互作用理论是在螺旋线行波管互作用模x 想要找到一个比螺旋线具有更高增益和

4图 1- 3 折叠波导慢波结构类行波管的互作用理论研究动态管的互作用理论是在螺旋线行波管互作用模拟理 Wax 想要找到一个比螺旋线具有更高增益和效率一系列耦合腔结构进行互作用的结构，这个结构调整到近似就可以得到一个良好的正效应。Gould过程中，引入了交流空间电荷的影响。而该时期研究者们一般考虑只保留了空间谐波的场同步电是这样的分析只有当注波互作用过程较弱的时候no 等人[20]开发了一种通用的三端口表示各个腔体的圆盘模型，在分析中包括了射频空间电荷场，电向波的影响。1968 年，Wallander 等人研制了改进
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本文编号：2864347