带状注三槽梯形线慢波结构行波管的研究
发布时间：2021-09-28 22:21
真空电子器件是电子在真空状态下和电磁波产生互作用并放大电磁波的装置。近年来,随着真空电子器件向毫米波和亚毫米波频段发展,由于尺寸共渡效应,常规“O”型器件尺寸变得非常小,随之带来一系列问题。带状注真空电子器件由于横向可拓展,能够提高输入功率,因而在高频段展现出巨大优势。三槽梯形线慢波结构是一种全金属结构,除具有结构坚固且简单、易加工、热耗散能力强等优点外,其最突出的优点是带状电子注通道尺寸很大,输出功率很高。因此,该慢波结构受到了众多研究者们的喜爱。本论文的主要研究内容如下:（1）基于三槽梯形线慢波结构设计了一支X波段行波管。首先设计高频结构;接着设计了三节阶梯渐变输入/输出耦合结构,并且进行了传输特性仿真计算;随后利用CST Particle进行注-波互作用研究,仿真结果显示:在9.510.5GHz频带内,输出功率超过15.5kW,并且在10GHz处输出功率达最高26.45kW,此时的增益为27.23dB,电子效率为25.43%。最后对整个行波管进行“冷”测验,测试结果满足设计要求。（2）基于三槽梯形线慢波结构设计了一支Ka波段行波管。本章节提出了一种分布式衰减...
【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】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电磁波波谱图
图 1-2 毫米波及太赫兹波的大气衰减特性图毫米波在军事和民用方面的应用[8, 9]如下：首先是毫米波雷达。波长短，更高精度的定位，可以探测更小的目标，是理想的低空防御系统。其次通信方面。波长短且频带宽，具有更高的数据传输速度，及更好的保密，毫米波制导。由于毫米波介于微波与红外波之间，具有它们的制导优兼有自身的天线副瓣低优点，因此毫米波制导成为导弹系统的首取。第对抗方面。毫米波能够穿透云雾实现全天时、全天后工作；能够穿透战实现实时战场监视和避开敌方拦截、监测[10]。第五，大功率的毫米波可作辐射武器和大功率毫米波雷达。高功率微波可以用来驱散非法游行、众闹事的人群；当功率密度高达一定程度时能够狠狠打击敌方的毫米波系统等。第六，毫米波穿透力强，能够穿透脂肪、陶瓷、布料、塑料，检测等。除了上述应用外，毫米波在其他方面还有其独特的用途，例如医疗行业波成像技术，一种无损成像技术，可用来检测肿瘤、癌症及其它病灶等
图 1-3 行波管结构示意图进入二十一世纪来，社会的发展速度加快，即将进入大数据时代，对于更高功率、更高频率的电真空器件的需求也更为迫切。然而，常规的圆形电子注电真空器件发展遇到了障碍。随着真空器件的工作频率提高，趋肤深度（ 2 s）随之减少，导致单位长度损耗增大，器件增益和效率降低。另外由于尺寸共渡效应，高频系统的结构尺寸将变得非常小，其内部传输电子注的电子注通道尺寸也很小，进而导致电子注尺寸会更小。如此将会导致：（1）电子注尺寸越小会使得电子空间电荷力越强，增加聚焦电子注的难度；（2）电子注尺寸变小会使得电流密度增大，功率容量必然会受到限制。为了使真空电子器件更好地运用在毫米波甚至亚毫米波领域，带状电子注受到了研究者们的青睐。与传统圆型电子注相比，带状电子注有如下显著优势：带状束作为电子注源，使得输入电流和电子注截面宽度成正比，即输入功率随注宽度增加而增加。电流密度不变时，将半径 0.1mm的圆形电子注替换为两倍宽度的带状电子束，则输入功率增大 2.5 倍，而替换为 4倍宽度的带状束，输入功率增大 5 倍之多。因此，带状束电真空器件是一种新型
本文编号：3412639
【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】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电磁波波谱图
图 1-2 毫米波及太赫兹波的大气衰减特性图毫米波在军事和民用方面的应用[8, 9]如下：首先是毫米波雷达。波长短，更高精度的定位，可以探测更小的目标，是理想的低空防御系统。其次通信方面。波长短且频带宽，具有更高的数据传输速度，及更好的保密，毫米波制导。由于毫米波介于微波与红外波之间，具有它们的制导优兼有自身的天线副瓣低优点，因此毫米波制导成为导弹系统的首取。第对抗方面。毫米波能够穿透云雾实现全天时、全天后工作；能够穿透战实现实时战场监视和避开敌方拦截、监测[10]。第五，大功率的毫米波可作辐射武器和大功率毫米波雷达。高功率微波可以用来驱散非法游行、众闹事的人群；当功率密度高达一定程度时能够狠狠打击敌方的毫米波系统等。第六，毫米波穿透力强，能够穿透脂肪、陶瓷、布料、塑料，检测等。除了上述应用外，毫米波在其他方面还有其独特的用途，例如医疗行业波成像技术，一种无损成像技术，可用来检测肿瘤、癌症及其它病灶等
图 1-3 行波管结构示意图进入二十一世纪来，社会的发展速度加快，即将进入大数据时代，对于更高功率、更高频率的电真空器件的需求也更为迫切。然而，常规的圆形电子注电真空器件发展遇到了障碍。随着真空器件的工作频率提高，趋肤深度（ 2 s）随之减少，导致单位长度损耗增大，器件增益和效率降低。另外由于尺寸共渡效应，高频系统的结构尺寸将变得非常小，其内部传输电子注的电子注通道尺寸也很小，进而导致电子注尺寸会更小。如此将会导致：（1）电子注尺寸越小会使得电子空间电荷力越强，增加聚焦电子注的难度；（2）电子注尺寸变小会使得电流密度增大，功率容量必然会受到限制。为了使真空电子器件更好地运用在毫米波甚至亚毫米波领域，带状电子注受到了研究者们的青睐。与传统圆型电子注相比，带状电子注有如下显著优势：带状束作为电子注源，使得输入电流和电子注截面宽度成正比，即输入功率随注宽度增加而增加。电流密度不变时，将半径 0.1mm的圆形电子注替换为两倍宽度的带状电子束，则输入功率增大 2.5 倍，而替换为 4倍宽度的带状束，输入功率增大 5 倍之多。因此，带状束电真空器件是一种新型
本文编号：3412639
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