6-18GHz小型化螺旋线行波管的设计

发布时间：2017-07-29 16:06

  本文关键词：6-18GHz小型化螺旋线行波管的设计

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【摘要】：螺旋线行波管是一种最为常见的电真空器件,其有着宽频带、高增益和功率大等优点,被广泛使用在雷达、电子对抗以及通信等领域。应现代军事以及通信领域的需求,行波管越来越趋向小型化。本文设计了6-18GHz小型化螺旋线行波管,对慢波结构、高频特性、注-波互作用和收集极进行了研究,并最终成功制管两只并完成了实验。论文内容如下:1.详细介绍了行波管的发展历程、基本结构以及行波管相关的理论,对接下来的行波管设计过程起到了很大的指导作用。2.在综合考虑加工难度以及项目指标的基础上,设计了慢波结构,该慢波结构采用T形夹持杆和扇形翼片加载。3.在6-18GHz频段内,运用电磁仿真软件对该慢波结构的高频特性(色散特性、耦合阻抗和衰减常数)进行了仿真优化,并且详细分析了螺距、翼片角度、翼片深度和夹持杆宽度对高频特性的影响。4.针对项目的需求,设计了两套方案,方案1采用螺距负正跳变、均匀磁场以及梯形衰减,方案2采用螺距负正正跳变、磁场跳变以及梯形衰减。最后运用乌克兰仿真软件对该两套方案进行了注-波互作用仿真计算,对两套方案进行分析可以得出如下结论:方案1的增益优于方案2,但是方案2二次谐波优于方案1;方案1在频率中间段的输出功率高于方案2,但是方案2的输出功率在低频段位和高频段都高于方案1。5.设计了该行波管的收集极,采用四级降压收集极,运用电磁仿真软件对收集极效率进行了仿真计算,仿真的结果表明频段内的收集极效率都在60%以上。6.成功对两只管子进行了实验,经过对两只管子实验结果分析可以知道:两只实验管子的增益除了6GHz以外都达到了满足项目指标的28dB以上,输出功率都达到了200W以上,总效率除了6GHz以外也都达到了要求的35%以上。对仿真结果和实验进行分析后可以得出如下结论:仿真计算的增益与实验结果几乎保持相同的趋势,仿真结果的输入功率也与实验用到的输入功率趋势一致,输出功率因为局部变化比较大,但总体上看,变化趋势比较接近,总体而言,实验结果验证了仿真结果的合理性。
【关键词】：螺旋线行波管 慢波结构 高频特性 注-波互作用 收集极
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN124
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 前言10-13
• 1.2 行波管的基本结构13-14
• 1.3 行波管的分类14-18
• 1.4 行波管的小型化技术18
• 1.5 本文研究的主要内容18-20
• 第二章 行波管的相关理论基础20-31
• 2.1 行波管的基本工作原理20-21
• 2.2 慢波结构的高频特性21-25
• 2.2.1 色散特性21-23
• 2.2.2 耦合阻抗23-24
• 2.2.3 衰减系数24-25
• 2.3 注-波互作用25-27
• 2.4 收集极27-30
• 2.4.1 一级降压收集极的原理27-28
• 2.4.2 多级降压收集极的原理28-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 6-18GHz小型化螺旋线行波管的设计和仿真31-57
• 3.1 慢波电路结构的研究31-33
• 3.2 高频特性的研究33-41
• 3.2.1 螺距对高频特性的影响34-36
• 3.2.2 翼片角度对高频特性的影响36-38
• 3.2.3 翼片深度对高频特性的影响38-39
• 3.2.4 夹持杆宽度对高频特性的影响39-41
• 3.3 注-波互作用的研究41-53
• 3.3.1 增益和二次谐波的分析49-50
• 3.3.2 输出功率的分析50-53
• 3.3.3 电子效率的分析53
• 3.4 收集极的研究53-56
• 3.5 本章小结56-57
• 第四章 6-18GHz小型化螺旋线行波管实验57-64
• 4.1 引言57-58
• 4.2 行波管的热测试工艺58-59
• 4.3 实验结果分析59-63
• 4.4 本章小结63-64
• 第五章 总结64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-69
• 攻读硕士学位期间获得的成果69-70

【参考文献】

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 沈飞;微带型慢波结构的研究[D];电子科技大学;2012年

2 刘漾;新型角向周期加载圆波导行波管的研究[D];电子科技大学;2012年

3 高鹏;行波管再生反馈振荡器的研究[D];电子科技大学;2010年

4 段兆云;螺旋线行波管中物理问题的研究[D];电子科技大学;2004年

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本文编号：589951