矩形波導柵行波放大器的研究.pdf

1、行波管是微波電真空器件中最主要的器件，廣泛應用于毫米波雷達、制導、戰(zhàn)略戰(zhàn)術通信、電子對抗、遙感、輻射測量等領域，它的性能直接決定著武器裝備的水平，因此對新型高功率短毫米波行波管的研究具有很重要的現(xiàn)實意義。本文從理論和實驗兩方面對一類新型的矩形波導柵慢波結構進行了深入的研究。主要工作和創(chuàng)新點如下： 一、研究了存在邊墻的雙矩形波導柵慢波結構。首先分析了結構尺寸對色散和耦合阻抗的影響；然后研究結構的趨膚損耗效應，得出槽深度和柵周期的比

2、值決定了損耗的大?。蛔詈蠼⒘穗p矩形波導柵行波管的注—波互作用線性理論模型，研究了此類行波管的小信號增益特性。 二、為了在槽深度一定的前提下，降低相速，展寬頻帶，研究了脊、階梯加載矩形波導柵慢波結構，獲得了其色散方程和耦合阻抗的表達式，在此基礎上，通過數(shù)值計算研究了此類慢波線的電磁波傳輸特性。 三、提出了在矩形波導柵的頂板上加載介質(zhì)層以增加其帶寬的建議，在理論上分析了介質(zhì)參數(shù)對介質(zhì)加載矩形波導柵慢波線高頻特性的影響，以及

3、用線性理論模型研究了這些參數(shù)對此類行波管性能的改變。 四、提出了分析任意槽矩形波導柵慢波結構的一種普遍分析方法，這一方法不僅適合于矩形槽柵慢波結構的分析，也適合于梯形、燕尾形、余弦形槽等的分析；利用此方法獲得了任意槽矩形波導柵慢波結構的普遍色散方程和耦合阻抗表達式，在此基礎上，研究了槽的形狀對矩形波導柵慢波結構的高頻特性的影響；同時，建立了分析任意槽矩形波導柵行波管的注—波互作用線性理論模型，研究了槽形狀對小信號增益的影響。

4、 五、從實驗方面探討了槽形狀對矩形波導柵慢波結構高頻特性的影響以及輸入輸出結構的耦合問題。采用分步加工的方法，成功制作了梯形、矩形、燕尾形槽慢波結構模型，對這些模型的色散特性進行了測量，測試結果驗證了理論分析的正確性。同時，設計了工作在8mm、3mm波段的帶輸入輸出結構的矩形波導柵慢波結構，并制作實驗模型，測得其駐波系數(shù)、S11參數(shù)以及色散曲線，結果與模擬值吻合良好。 六、為了進一步降低相速，研究了內(nèi)開槽矩形波導柵慢波結構，

5、用三維電磁模擬軟件進行模擬，分析了結構尺寸對其色散特性和耦合阻抗的影響。 七、為了實現(xiàn)管內(nèi)功率合成，提出了多排柵結構——光子晶體結構，這種結構可以實現(xiàn)多電子束工作。為了分析這種結構，提出了以平面波展開法為基礎的基于積分方程的混合平面波展開法，通過數(shù)值計算求得了其色散特性和帶結構。 八、在介質(zhì)加載圓柱波導的基礎上，研究了介質(zhì)加載矩形波導結構。首先采用等效電路和場匹配的方法給出了介質(zhì)加載矩形波導結構的色散方程和場分布，并通過