8-18GHz大功率螺旋线行波管的研究
发布时间：2021-08-05 10:11
由于具有宽频带、大功率、高效率、高增益等优点,螺旋线行波管在微波/毫米波电真空器件中占据重要地位,在电子对抗、雷达和通信等军事电子装备中得到了广泛的应用。随着电子科学技术的快速发展,要求螺旋线行波管具有更宽的频带,更大的输出功率,更长的使用寿命,以及更好的散热性能等。基于以上原因,在阅读了大量文献的基础上,本论文对工作在8-18GHz的螺旋线行波管进行了建模仿真分析。为了拓展行波管的带宽,本文选用了T形翼片-T形夹持杆的螺旋线慢波结构,并对该螺旋线行波管的高频系统,能量输入输出装置以及注-波互作用特性进行了研究。本文的主要工作如下:1.确定了慢波结构及尺寸。在研究大量慢波结构的基础上,首先选取了T形翼片-T形夹持杆的螺旋线慢波结构作为研究对象。其次为了使该慢波结构能满足设计需求,我们对该慢波结构的高频特性进行了仿真分析,研究各个结构尺寸对高频特性的影响,得到适合工作在该频段内的慢波结构参数。2.对工作在818GHz频段内的螺旋线慢波系统进行注-波互作用仿真。为了抑制返波振荡,设计出大功率的螺旋线行波管,我们研究了一种螺距和内径都渐变的螺旋线慢波结构,并最终确定该结...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单管的微波电子管和固态微波器件平均功率与频率的关系
1.2 螺旋线行波管的概述1.2.1 螺旋线行波管的基本组成结构由下图1-2可以看出，电子枪、聚焦系统、慢波结构、输入输出装置和收集极[7]这些部分组成了一个完整的螺旋线行波管。图 1- 2 螺旋线行波管的基本结构图（1）电子枪。需要进入慢波电路进行互作用换能的电子注由电子枪产生。在此基础上，电子枪将电子注加速到某一特定速度，使得电子注的直流速度略微大于行波的相速，以便于电子注和电磁场能顺利的进行能量交换。（2）聚焦系统。由于电子注的高速运动以及电子之间的相互排斥，注入到慢波系统内的电子会逐渐发散。而聚焦系统则可以约束住电子注，保证它顺利通过整个慢波结构。（3）慢波电路。慢波电路是实现电子注和电磁波相互作用的场所。在这个结构中，高频场对电子注进行调制，调制后群聚的电子将能量交给高频场。为了实现同步，整个过程中电磁波的相速要略小于电子注的速度。（4）输入输出结构。通过输入结构将待放大的高频信号送到行波管的慢波结构上
即归一化相速。曲线上每一点的斜率：( )cvcddddcddkg (2-2)即为群速gv 比光速 c 。由此可见，曲线 k f ( )不仅能呈现出相速pv 与频率 f 的关系也能体现处群速 与频率 之间的关系，还能反映出相速 和群速 的方向之间的关系。如图中 a、b 曲线，群速相速同号，称这种波为“前向波”，色散关系为正色散，c 表明相速群速方向相反，这种波称之为“返波”，其色散关系为负色散。（3） M 关系曲线用 M 与 关系表明色散特性。如图 2-1（c）所示，定义pM cv，gP cv，曲线上每一点的切线在纵坐标轴上的截距gvcddMP M (2-3)即为光速 与波的群速 之比。
【参考文献】：
期刊论文
[1]X/Ku波段快速启动行波管的研制[J]. 邱立,费娜,王严梅. 真空电子技术. 2017(02)
[2]X波段平均功率6kW行波管的研制[J]. 刘宇荣,刘荣荣,刘斌,刘国钢,陈凯,王大明. 真空电子技术. 2017(02)
[3]螺旋线行波管慢波结构设计及注波互作用模拟[J]. 姚若妍,唐涛,赵国庆,黄民智,宫玉彬. 强激光与粒子束. 2014(06)
[4]金刚石材料对螺旋线慢波组件散热性能的影响[J]. 刘燕文,王小霞,朱虹,韩勇,谷兵,陆玉新,方荣. 物理学报. 2013(23)
[5]行波管中多级降压收集极效率评估的研究[J]. 李飞,肖刘,刘濮鲲,袁广江,易红霞,万晓声. 物理学报. 2012(10)
[6]螺旋线行波管中功率洞问题的研究[J]. 刘瑞奇,段兆云,郭方,宫玉彬,魏彦玉,王文祥. 真空电子技术. 2011(02)
[7]周期永磁场作用下的螺旋线行波管非线性返波振荡分析[J]. 李国超,刘濮鲲,肖刘,姜勇. 真空科学与技术学报. 2009(04)
[8]脊形波导窗的研究[J]. 王经强,王严梅. 真空电子技术. 2009(02)
[9]脉冲螺线行波管热状态分析及ANSYS模拟[J]. 赵兴群,张国兴,孙小菡,丁东,谢锴. 电子学报. 2004(06)
[10]空间行波管[J]. 欧阳勤. 真空电子技术. 2003(02)
博士论文
[1]新型螺旋线慢波结构的研究[D]. 刘鲁伟.电子科技大学 2013
[2]螺旋线慢波系统高频特性理论分析与数值模拟[D]. 朱小芳.电子科技大学 2007
[3]微波管的热分析[D]. 姚列明.电子科技大学 2007
硕士论文
[1]Ka波段新型夹持杆螺旋线行波管研究[D]. 陈山.电子科技大学 2018
[2]螺旋线行波管的热力电协同仿真研究[D]. 赵健翔.电子科技大学 2018
[3]毫米波双频段空间行波管高频特性研究[D]. 吴钢雄.电子科技大学 2016
[4]螺旋线行波管中返波振荡的理论和仿真研究[D]. 王萌发.电子科技大学 2016
[5]螺旋线行波管慢波结构的热分析研究[D]. 赵卉.电子科技大学 2016
[6]基于制造特性的螺旋慢波结构装配性能仿真与优化[D]. 吕亮霞.北京理工大学 2016
[7]宽带行波管返波振荡及谐波抑制研究[D]. 陈昌年.电子科技大学 2015
[8]18-40GHz连续波螺旋线行波管注—波互作用的研究[D]. 欧海林.电子科技大学 2015
[9]超宽带螺旋线行波管设计[D]. 鲁德鹏.电子科技大学 2014
[10]新型螺旋翼片加载螺旋线慢波结构特性研究[D]. 方弦.电子科技大学 2011
本文编号：3323569
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单管的微波电子管和固态微波器件平均功率与频率的关系
1.2 螺旋线行波管的概述1.2.1 螺旋线行波管的基本组成结构由下图1-2可以看出，电子枪、聚焦系统、慢波结构、输入输出装置和收集极[7]这些部分组成了一个完整的螺旋线行波管。图 1- 2 螺旋线行波管的基本结构图（1）电子枪。需要进入慢波电路进行互作用换能的电子注由电子枪产生。在此基础上，电子枪将电子注加速到某一特定速度，使得电子注的直流速度略微大于行波的相速，以便于电子注和电磁场能顺利的进行能量交换。（2）聚焦系统。由于电子注的高速运动以及电子之间的相互排斥，注入到慢波系统内的电子会逐渐发散。而聚焦系统则可以约束住电子注，保证它顺利通过整个慢波结构。（3）慢波电路。慢波电路是实现电子注和电磁波相互作用的场所。在这个结构中，高频场对电子注进行调制，调制后群聚的电子将能量交给高频场。为了实现同步，整个过程中电磁波的相速要略小于电子注的速度。（4）输入输出结构。通过输入结构将待放大的高频信号送到行波管的慢波结构上
即归一化相速。曲线上每一点的斜率：( )cvcddddcddkg (2-2)即为群速gv 比光速 c 。由此可见，曲线 k f ( )不仅能呈现出相速pv 与频率 f 的关系也能体现处群速 与频率 之间的关系，还能反映出相速 和群速 的方向之间的关系。如图中 a、b 曲线，群速相速同号，称这种波为“前向波”，色散关系为正色散，c 表明相速群速方向相反，这种波称之为“返波”，其色散关系为负色散。（3） M 关系曲线用 M 与 关系表明色散特性。如图 2-1（c）所示，定义pM cv，gP cv，曲线上每一点的切线在纵坐标轴上的截距gvcddMP M (2-3)即为光速 与波的群速 之比。
【参考文献】：
期刊论文
[1]X/Ku波段快速启动行波管的研制[J]. 邱立,费娜,王严梅. 真空电子技术. 2017(02)
[2]X波段平均功率6kW行波管的研制[J]. 刘宇荣,刘荣荣,刘斌,刘国钢,陈凯,王大明. 真空电子技术. 2017(02)
[3]螺旋线行波管慢波结构设计及注波互作用模拟[J]. 姚若妍,唐涛,赵国庆,黄民智,宫玉彬. 强激光与粒子束. 2014(06)
[4]金刚石材料对螺旋线慢波组件散热性能的影响[J]. 刘燕文,王小霞,朱虹,韩勇,谷兵,陆玉新,方荣. 物理学报. 2013(23)
[5]行波管中多级降压收集极效率评估的研究[J]. 李飞,肖刘,刘濮鲲,袁广江,易红霞,万晓声. 物理学报. 2012(10)
[6]螺旋线行波管中功率洞问题的研究[J]. 刘瑞奇,段兆云,郭方,宫玉彬,魏彦玉,王文祥. 真空电子技术. 2011(02)
[7]周期永磁场作用下的螺旋线行波管非线性返波振荡分析[J]. 李国超,刘濮鲲,肖刘,姜勇. 真空科学与技术学报. 2009(04)
[8]脊形波导窗的研究[J]. 王经强,王严梅. 真空电子技术. 2009(02)
[9]脉冲螺线行波管热状态分析及ANSYS模拟[J]. 赵兴群,张国兴,孙小菡,丁东,谢锴. 电子学报. 2004(06)
[10]空间行波管[J]. 欧阳勤. 真空电子技术. 2003(02)
博士论文
[1]新型螺旋线慢波结构的研究[D]. 刘鲁伟.电子科技大学 2013
[2]螺旋线慢波系统高频特性理论分析与数值模拟[D]. 朱小芳.电子科技大学 2007
[3]微波管的热分析[D]. 姚列明.电子科技大学 2007
硕士论文
[1]Ka波段新型夹持杆螺旋线行波管研究[D]. 陈山.电子科技大学 2018
[2]螺旋线行波管的热力电协同仿真研究[D]. 赵健翔.电子科技大学 2018
[3]毫米波双频段空间行波管高频特性研究[D]. 吴钢雄.电子科技大学 2016
[4]螺旋线行波管中返波振荡的理论和仿真研究[D]. 王萌发.电子科技大学 2016
[5]螺旋线行波管慢波结构的热分析研究[D]. 赵卉.电子科技大学 2016
[6]基于制造特性的螺旋慢波结构装配性能仿真与优化[D]. 吕亮霞.北京理工大学 2016
[7]宽带行波管返波振荡及谐波抑制研究[D]. 陈昌年.电子科技大学 2015
[8]18-40GHz连续波螺旋线行波管注—波互作用的研究[D]. 欧海林.电子科技大学 2015
[9]超宽带螺旋线行波管设计[D]. 鲁德鹏.电子科技大学 2014
[10]新型螺旋翼片加载螺旋线慢波结构特性研究[D]. 方弦.电子科技大学 2011
本文编号：3323569
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