W波段折疊波導行波管的研究.pdf

1、一般而言，慢波系統(tǒng)中使用最廣泛的兩種結構是螺旋線和耦合腔慢波線，螺旋線行波管具有很寬的帶寬，所需工作電壓較低，互作用效率也較高，但輸出功率電平很大程度上受制于螺旋線熱耗散能力的限制。耦合腔行波管的結構為全金屬，因此其散熱能力很強，承載的功率可以做得很大，但缺點是瞬時帶寬較窄，一般約10％左右。隨著高功率真空電子放大系統(tǒng)的研究技術日益先進，產生了一些性能更優(yōu)的新型慢波結構，折疊波導慢波系統(tǒng)就是其中之一。將矩形波導沿著其軸線方向按一定的節(jié)距

2、彎曲所形成的慢波系統(tǒng)就是折疊波導慢波結構，該慢波線具有相對較寬的帶寬，由于是二維結構，慢波線加工與整管組裝都相對簡單，成本較低。同時其生產工藝上具有很好的一致性與可重復性，便于大規(guī)模生產。隨著技術的發(fā)展，衛(wèi)星的測控與通訊鏈路已擴展到毫米波波段，如美國的寬帶衛(wèi)星WGS，可以提供W波段廣播業(yè)務與新的軍用W波段業(yè)務。W波段以及更高頻段的信號抗干擾能力強，較難截獲，能極大提高電子通訊系統(tǒng)的安全性。根據(jù)國內高頻段折疊波導行波管研究現(xiàn)狀以及本實驗室

3、已成功研制出性能較理想的Q波段折疊波導行波管的設計經驗，本文設計一支工作頻段更高的W波段折疊波導行波管，在工作頻段92GHz-96GHz內，該管電子效率達到3.3%，輸出功率達到60W，整管平均增益達到34dB以上。本文主要開展如下研究：
　　1、利用行波管工作電壓、電流、陰極發(fā)射電流密度以及電子槍注腰半徑等參數(shù)在Matlab中計算出合適的電子槍尺寸，后在烏克蘭軟件ORION中仿真優(yōu)化得出滿足該管工作要求的電子槍。
　　2、

4、首先引入計算折疊波導慢波結構色散特性的等效電路方法對折疊波導做一個近似的理論分析，而后為了在指定的帶寬范圍內獲得大的耦合阻抗和較理想的色散特性，提高互作用增益和效率，我們將研究折疊波導各個結構參數(shù)對管子性能的影響，獲得寬頻帶的高效互作用慢波結構。這些工作都將在HFSS和烏克蘭軟件ORION中進行，通過不斷地仿真以及互作用優(yōu)化以達到設計要求。最后，以慢波結構的非線性大信號理論為基礎，在Matlab中實現(xiàn)折疊波導慢波結構的一維非線性大信號仿