G波段宽频带带状注行波放大器的研究

发布时间：2017-09-25 23:00

  本文关键词：G波段宽频带带状注行波放大器的研究

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【摘要】：近年来,行波管作为微波频段应用最为广泛的真空电子器件,在许多领域诸如通信、毫米波雷达、电子对抗、辐射测量等方面都有比较广阔的应用。对之研究也从微波频段逐渐到了毫米波、亚毫米波,甚至是太赫兹频段。而与此同时,行波管中最重要的组成部件——慢波结构,它诸多高频特性的性能直接影响着行波管整管的工作性能。因此,世界上诞生了各式各样的慢波结构。另一方面,针对电子枪发射的电子注——带状电子注,相比于传统的圆形电子注,能以较小的横截面传输大电流,因此使得行波管具有小型化、高功率等优点。本论文主要研究任务是设计一种能够在G波段下工作的带状电子注宽频带行波放大器。首先,文中以W波段的常规交错双栅慢波结构作为研究基础,计算并给出了在G波段下工作的常规交错双栅慢波结构的尺寸。在这基础之上,利用常规交错双栅慢波结构的场分布特点,提出了一种改进型的慢波结构,通过仿真设计验证了这种改进型慢波结构的优势所在。接着,针对慢波电路的结构特点,本文仿真设计了两种输入输出耦合装置以及在输入输出耦合装置与慢波结构之间的过渡结构。最后,将行波管的几个主要部分拼合在一起,构成了一支工作中心频率在G波段的带状注宽频带行波管。本论文主要研究内容分为3个部分:一、G波段改进型交错双栅慢波结构的研究。计算并通过仿真优化获得G波段常规交错双栅慢波结构的尺寸,在这基础之上,提出了一种改进型交错双栅慢波结构,并与前者在高频特性上进行了对比分析。二、输入输出耦合装置的研究。首先给出了一种适用于常规交错双栅慢波结构的过渡装置,接着设计了两种输入输出耦合装置结构,分别是脊高度渐变双脊波导结构和扇形多段渐变波导结构,对两种结构都进行了传输特性分析。三、G波段行波管的研究。首先依据聚焦系统的特点确定了电子注发射极面积及聚焦磁场强度,接着为了解决行波管的自激振荡的问题,设计了装有集中衰减器的行波管模型,之后对完整的行波管进行了粒子仿真计算。与此同时,还针对慢波结构的周期个数对行波管输出功率的影响进行了研究,并给出了最终的G波段带状注行波管的工作性能分析结果。
【关键词】：带状电子注 交错双栅 慢波结构 行波管 G波段
【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;TN722
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 微波电子学的发展10-11
• 1.2 行波管概述11-14
• 1.2.1 行波管的分类11-13
• 1.2.2 行波管的研究现状13-14
• 1.3 本论文的主要工作及创新14-15
• 1.4 本论文的组织结构15-16
• 第二章G波段新型交错双栅慢波结构的研究16-29
• 2.1 引言16
• 2.2 慢波结构的几个重要参量16-17
• 2.3 G波段常规交错双栅慢波结构的高频特性17-23
• 2.4 G波段改进型交错双栅慢波结构的高频特性23-27
• 2.4.1 改进型交错双栅慢波结构的提出23-26
• 2.4.2 改进型交错双栅慢波结构的优化26-27
• 2.5 改进型交错双栅慢波结构与常规交错双栅慢波结构的对比27-28
• 2.6 本章总结28-29
• 第三章 输入输出耦合装置的设计29-37
• 3.1 改进型慢波结构中过渡结构的设计29-32
• 3.2 改进型慢波结构输入输出耦合装置的设计32-36
• 3.2.1 脊高度渐变双脊波导32-34
• 3.2.2 扇形多段渐变波导34-36
• 3.3 对比及分析36
• 3.4 本章总结36-37
• 第四章G波段宽频带带状注行波管的研究37-61
• 4.1 行波管的主要参量37-41
• 4.1.1 增益37-38
• 4.1.2 带宽38-39
• 4.1.3 功率39-41
• 4.1.4 效率41
• 4.2 聚焦磁场的设计41-44
• 4.2.1 电子注电流密度的设定42-43
• 4.2.2 轴向磁场强度的设定43-44
• 4.3 未加衰减器的G波段带状注行波管初步研究44-47
• 4.4 G波段带状注行波管中自激振荡问题及衰减器的设计47-50
• 4.4.1 反射振荡产生的机理及防止47-48
• 4.4.2 G波段带状注行波管的衰减器的设计48-50
• 4.5 G波段宽频带带状注交错双栅行波管的仿真及分析50-59
• 4.5.1 整管模型的传输特性仿真50-52
• 4.5.2 整管模型的PIC仿真52-55
• 4.5.3 慢波结构周期数对行波管输出功率的影响55-56
• 4.5.4 G波段宽频带带状注行波管的模拟结果及分析56-59
• 4.6 本章总结59-61
• 第五章 总结及工作展望61-63
• 5.1 全文总结61-62
• 5.2 后续工作及展望62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-68
• 攻读硕士学位期间获得的成果68-69

【参考文献】

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本文编号：920029