W波段高階?；匦胁ü芨哳l系統(tǒng)研究.pdf

1、回旋行波管作為電真空器件家族中重要一員，具有高功率寬頻帶的特點，在毫米波雷達(dá)、毫米波通訊、電子戰(zhàn)等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。然而回旋行波管工作在W或更高頻段時，若工作模式仍然采用TE11或TE01等低階模式，高頻尺寸會變小。這樣帶來的問題是管子功率容量受限，易發(fā)生電子截獲，加工困難等。采用高階模式作為回旋行波管的工作模式可以有效的解決這一問題。因而研究高階?；匦胁ü芫哂兄匾囊饬x。圍繞高階?；匦胁ü艿难芯?，本論文主要做了以下兩個方面的

2、研究工作：一是對以 TE12模式作為工作模式的回旋行波管的高頻互作用結(jié)構(gòu)以及輸入輸出系統(tǒng)進(jìn)行了研究；二是圍繞回旋行波管中常用到的低/高階模式激勵器進(jìn)行了研究。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　第二章對以 TE12模式作為工作模式的回旋行波管的高頻結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計研究。首先基于小信號理論計算了工作模式TE12以及與TE12模式色散曲線幾乎重合的TE41模式的起振電流。研究計算表明當(dāng)磁場取為切點磁場的0.988倍時，TE12、TE41模式的

3、起振電流達(dá)到10A以上，因而工作電流為10A時，可以保證這兩個模式不發(fā)生絕對不穩(wěn)定性。基于小信號理論同時也計算了與電子回旋模色散曲線交于 kz負(fù)半軸的可能發(fā)生返波振蕩的模式的無損起振長度，以及各模式起振長度達(dá)到20cm時相應(yīng)所需要的損耗值。然后基于小信號理論計算的結(jié)果仿真分析了材料對各模式的損耗情況，并確定了一個可以穩(wěn)定工作的介質(zhì)分布加載高頻結(jié)構(gòu)。最后分析了光滑段長度、電壓、磁場等的改變對高頻輸出的影響。
　　第三章對TE12模式

4、回旋行波管的輸入輸出系統(tǒng)進(jìn)行了研究。設(shè)計了單Y分支Bragg反射器式輸入耦合器，針對同一單Y分支結(jié)構(gòu)設(shè)計了兩種Bragg反射器，解決了傳統(tǒng)截止波導(dǎo)在高頻段尺寸過小的問題，加工測試了一個帶矩形波紋波導(dǎo)Bragg反射器的輸入耦合器。為了進(jìn)一步提高輸入耦合器的轉(zhuǎn)換效率，提出了一種雙扭Y分支輸入耦合器結(jié)構(gòu)，仿真結(jié)果顯示相較于單Y分支結(jié)構(gòu)TE12模式的轉(zhuǎn)化從-1dB左右提高到了-0.5dB左右。輸出窗的設(shè)計中間層為藍(lán)寶石，厚度1mm，匹配石英的厚

5、度為0.42mm，仿真及理論計算顯示帶寬滿足設(shè)計要求，熱分析結(jié)果顯示窗片可以有效工作，最后加工測試了單層藍(lán)寶石窗片。
　　第四章對回旋行波管中常用到的模式激勵器進(jìn)行了研究。首先提出了一種新型的可以激勵 TE0n/TE2n/TE1n'模式的激勵器，設(shè)計思路為矩形 TE10→矩形 TEn'0→圓波導(dǎo)TE0n/TE2n/TE1n'。該模式激勵器可以激勵起低階/高階模式，結(jié)構(gòu)緊湊，加工簡便，模式純度高，工作帶寬較寬。在我們提出的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上

6、設(shè)計加工測試了一個低階的 TE01模式激勵器、TE01/TE21模式激勵器（同一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）、以及一個高階的TE13模式激勵器，并設(shè)計了一個高階的TE12模式激勵器以用于TE12模式高階?；匦胁ü苤?。最后還設(shè)計測試了一個高階模 TE13模式輸入耦合器，相較于TE12模式輸入耦合器TE13模式輸入耦合器的競爭模式更加難以抑制。針對這個難點提出了波導(dǎo)壁側(cè)壁開槽的思想，破壞競爭模式的電場結(jié)構(gòu)，抑制競爭模式的形成，并提高設(shè)計模式的轉(zhuǎn)化效率。<