Ka波段异腔磁控管及其能量耦合结构的研究

发布时间：2021-03-27 10:39

　　磁控管作为一种微波功率源,在高效率、紧凑型微波源领域占据着显著的地位。相比较其他的微波功率源,其最主要的特点是功率高、效率很高、工作电压较低,此外它还有结构简单、工作稳定性高、和批量生产成本低等一系列优点。由于一些工艺上导致的尺寸误差,生产出来的磁控管的频率会有偏移、相位不稳定,导致同一型号的多个磁控管的输出不能直接进行功率合成,所以锁相技术在磁控管领域的研究中是一个热点,并且它在雷达、通讯、微波能应用等很多领域都有着广阔的应用前景。本课题中利用阻抗变换技术来设计一种磁控管的能量耦合结构,该结构的耦合口耦合少部分能量来和另一个同样的磁控管互锁,达到两个磁控管的输出频率相同、相位差恒定的目的。本文就Ka波段异腔磁控管及其能量耦合结构进行了研究,特别是针对了基于能量耦合结构的锁频锁相问题进行理论和仿真分析,主要内容包括:1.设计22腔Ka波段异腔磁控管的谐振系统,使用3D电磁仿真软件CST对谐振系统进行建模和冷腔仿真,得到π模的谐振频率为36.201GHz。2.设计磁控管的能量输出器并对其进行冷腔仿真,分析工字型阻抗变换器尺寸变化对能量输出器输出性能的影响。将优化后的能量输出器作为磁控管的... 

【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】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

不同海拔大气衰减与频率的关系[10]

第一章绪论3效为一个RLC电路模型，利用此电路模型对磁控管的起振过程以及自由振荡过程进行了理论分析，对外部信号注入磁控管时的幅度和相位差进行了分析，推导出了注入锁定的Adler条件。J.C.Slater分析了注入锁定时磁控管输出射频电压和频率随时间的变化关系，并对多只磁控管的注入锁定进行了理论分析[20-21]。注入锁相技术从提出至今，在对磁控管进行锁相的技术中一直是最常用的，对其的研究和应用已经比较成熟。但是注入锁相有一些缺点，主要是它使用的高成本组件，比如隔离器和环形器的数量很多，造成整个系统的造价昂贵。1993年，J.Benford等人发表了一些关于两个相对论磁控管互相锁定实验的研究成果[22]。在实验中，将同一个矩形波导的两端各自连接一个相对论磁控管，两个相对论磁控管互锁实验示意图如图1-2所示。研究给出了两个相对论磁控管互相锁定时频率差与连接波导长度两者间需满足的条件，并还通过多组实验证明了只有在矩形波导产生的相移是0或π才能达到稳定锁相的目的。图1-2两个相对论磁控管互锁实验示意图[22]E.J.Cruz在2009年提出了一种“对等锁定”的锁相方法来替代注入锁定[23]。对等锁定系统如图1-3所示。在对等锁定方法中的每个振荡器同时充当其他所有振荡器的激励源和受控磁控管。2kW磁控管的对等锁定方法实验的结果证明了用于两个磁控管实现锁相的条件，而且他还预测两个以上的磁控管使用对等锁定的方法也可以实现锁相。

对等锁定系统[23]

【参考文献】：
期刊论文
[1]S波段注入锁频磁控管能量输出器研究[J]. 王韦龙,张兆传,高冬平,岳松,冯彤.  真空科学与技术学报. 2018(01)
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[3]磁控管的历史、现状与未来发展——兼论微波功率应用的前景[J]. 张兆镗.  真空电子技术. 2016(02)
[4]扇形腔旭日型磁控管结构的理论分析与数字模拟[J]. 史迪夫,王弘刚,李伟,钱宝良.  物理学报. 2013(15)
[5]MG6090磁控管在12MeV驻波电子直线加速器中的应用[J]. 郭彦斌,范林霞.  制造业自动化. 2011(10)
[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]磁控管的研究现状与发展趋势[J]. 吴群.  哈尔滨工业大学学报. 2000(05)
[8]电子战功率合成技术原理及应用[J]. 张洋.  电子对抗技术. 1997(03)
[9]磁控管的锁频技术[J]. 张国兴.  电子器件. 1995(04)
[10]8mm磁控管微波源单次工作实验[J]. 孟凡宝,汤龙舟,吴瑞安.  强激光与粒子束. 1994(03)

硕士论文
[1]低电压磁控管的设计[D]. 李斌.电子科技大学 2011



本文编号：3103364