S波段多注速调管的关键技术研究

发布时间：2022-11-05 12:57

　　速调管是一种基于周期性调制电子注速度实现振荡或放大的微波电子器件。相对于单注速调管,在结构方面多注速调管拥有更多的电子注数目,而在性能方面多注速调管具有更高的输出功率和增益、更高的电子转换效率,同时可以实现低电压情况下更宽频带内的能量转化。多注速调管由于其独特的优越性引起更广泛的关注,目前已成功应用于雷达导航、探测辐照、直线对撞机等领域。本文分别对多注速调管高频互作用系统和输入输出系统进行理论研究和粒子模拟仿真研究,旨在实现一种S波段宽带100k W量级微波能量输出的多注速调管。多注速调管高频互作用系统理论研究主要围绕电子注的速度调制与群聚、空间电荷波理论、一维电子圆盘模型、二维电子圆环模型以及速调管自激振荡机理的分析展开。随后,据空间电荷波理论和速调管大信号理论等计算出S波段的大功率多注速调管的最初结构参数,通过仿真设计优化出相应多注速调管的工作参数。其中结构参数设计主要包括各谐振腔尺寸、漂移管长度、损耗的面积和厚度以及输入输出系统的尺寸等,同时为了多注速调管能够在更宽频带内和更大输出功率下的稳定工作,其输入和输出系统分别采用同轴和波导滤波器加载结构设计。而工作参数设计主要包括在获得... 

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 多注速调管发展历程、现状和未来发展方向
        1.1.1 多注速调管的发展历程和现状
        1.1.2 多注速调管的未来发展方向
    1.2 多注速调管的基本结构与工作原理
        1.2.1 多注速调管的基本结构
        1.2.2 多注速调管的工作原理
    1.3 多注速调管的研究方法与设计要求
    1.4 论文的组织形式和主要内容
第二章 速调管的关键理论及自激振荡机理分析
    2.1 速调管工作的关键物理过程
        2.1.1 电子注的速度调制与群聚
        2.1.2 群聚电子注激励感应电流分析
    2.2 空间电荷波理论
    2.3 速调管的大信号理论
        2.3.1 一维电子圆盘模型
        2.3.2 二维电子圆环模型
    2.4 速调管的自激振荡机理分析
        2.4.1 单腔振荡
        2.4.2 腔间耦合
        2.4.3 回流电子
    2.5 本章小结
第三章S波段多注速调管高频系统与注波互作用研究
    3.1 多注速调管的高频系统设计
    3.2 多注速调管谐振腔参量的确定
        3.2.1 速调管谐振腔的选择
        3.2.2 速调管谐振腔的间隙距离分析
        3.2.3 速调管谐振腔的参差调谐分析
        3.2.4 速调管谐振腔的结构尺寸设计
    3.3 多注速调管谐振腔结构尺寸的优化分析
    3.4 多注速调管谐振腔的加载分析
    3.5 多注速调管中间谐振腔研究
        3.5.1 TM010模双重入式单间隙圆柱形中间谐振腔理论分析
        3.5.2 中间谐振腔的仿真模拟研究
    3.6 多注速调管输入系统研究
        3.6.1 输入谐振腔与外电路的耦合分析
        3.6.2 输入同轴窗的分析
        3.6.3 滤波器加载输入谐振腔分析
        3.6.4 输入系统的仿真模拟研究
    3.7 多注速调管输出系统研究
        3.7.1 TM010模双重入式双间隙圆柱形输出谐振腔理论分析
        3.7.2 输出谐振腔与外电路的耦合分析
        3.7.3 滤波器加载输出谐振腔分析
        3.7.4 输出系统的仿真模拟研究
    3.8 本章小结
第四章 S波段多注速调管宽带输出窗研究
    4.1 微波圆柱盒型输出窗结构分析
    4.2 微波输出窗介质材料选择
    4.3 微波圆柱盒型输出窗的设计计算
    4.4 大功率微波输出窗中鬼模的危害性分析及消除方法
    4.5 本章小结
第五章 S波段多注速调管整管的优化设计
    5.1 S波段多注速调管整管建模
    5.2 S波段多注速调管整管的优化设计
        5.2.1 单腔振荡的抑制
        5.2.2 腔间耦合自激振荡的抑制
        5.2.3 电子回流自激振荡的抑制
    5.3 S波段多注速调管整管的粒子模拟
    5.4 本章小结
第六章 结束语
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]大功率速调管的技术现状和最新进展[J]. 丁耀根.  真空电子技术. 2020(01)
[2]S波段大功率宽带速调管输出窗鬼模振荡的抑制[J]. 张志强,罗积润,张兆传.  电子与信息学报. 2017(03)
[3]一种新型S波段高平均功率宽带速调管[J]. 张兆传,沈宝丽,于晓娟,张峰,黄云平.  电子与信息学报. 2011(07)
[4]TM310模的同轴谐振腔与波导孔耦合及场分布研究[J]. 曹静,丁耀根,沈斌.  电子与信息学报. 2008(06)
[5]大功率微波电真空器件的发展动向[J]. 丁耀根.  真空电子技术. 2006(03)
[6]大功率微波真空电子学技术进展[J]. 廖复疆.  电子学报. 2006(03)
[7]CHIPIC软件的电磁场计算方法[J]. 狄隽,祝大军,刘盛纲.  电子科技大学学报. 2005(04)
[8]大功率微波真空电子器件的发展及应用[J]. 廖复疆.  真空电子技术. 1992(01)

博士论文
[1]高增益相对论速调管放大器自激振荡机理及抑制技术研究[D]. 陈永东.中国工程物理研究院 2013
[2]宽带多注速调管的计算机模拟研究[D]. 沈斌.中国科学院研究生院（电子学研究所） 2005

硕士论文
[1]S波段大功率多注速调管的粒子模拟研究[D]. 陈亚南.电子科技大学 2019
[2]S波段双间隙输出腔速调管的三维数值模拟研究[D]. 常小萱.电子科技大学 2016
[3]X波段同轴多注速调管优化及仿真[D]. 朱旭智.电子科技大学 2015
[4]C波段多注速调管高频互作用系统及输入输出系统的设计及实现[D]. 郑建一.电子科技大学 2015
[5]C波段多注速调管谐振腔的模拟设计与分析[D]. 苏奭.电子科技大学 2013
[6]S波段波导窗的理论研究和设计[D]. 朱志斌.中国原子能科学研究院 2005



本文编号：3702649