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、毫米波通訊、電子戰(zhàn)等方面具有廣泛的應用前景。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構以及輸入輸出系統(tǒng)進行了研究；二是圍繞回旋行波管中常用到的低/高階模式激勵器進行了研究。主要研究內(nèi)容及結果如下：
　　第二章對以 TE12模式作為工作模式的回旋行波管的高頻結構進行了設計研究。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。研究計算表明當磁場取為切點磁場的0.988倍時，TE12、TE41模式的

3、起振電流達到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?；谛⌒盘柪碚撏瑫r也計算了與電子回旋模色散曲線交于 kz負半軸的可能發(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到20cm時相應所需要的損耗值。然后基于小信號理論計算的結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)分布加載高頻結構。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)進行了研究。設計了單Y分支Bragg反射器式輸入耦合器，針對同一單Y分支結構設計了兩種Bragg反射器，解決了傳統(tǒng)截止波導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Bragg反射器的輸入耦合器。為了進一步提高輸入耦合器的轉換效率，提出了一種雙扭Y分支輸入耦合器結構，仿真結果顯示相較于單Y分支結構TE12模式的轉化從-1dB左右提高到了-0.5dB左右。輸出窗的設計中間層為藍寶石，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計要求，熱分析結果顯示窗片可以有效工作，最后加工測試了單層藍寶石窗片。
　　第四章對回旋行波管中常用到的模式激勵器進行了研究。首先提出了一種新型的可以激勵 TE0n/TE2n/TE1n'模式的激勵器，設計思路為矩形 TE10→矩形 TEn'0→圓波導TE0n/TE2n/TE1n'。該模式激勵器可以激勵起低階/高階模式，結構緊湊，加工簡便，模式純度高，工作帶寬較寬。在我們提出的結構基礎上

6、設計加工測試了一個低階的 TE01模式激勵器、TE01/TE21模式激勵器（同一種拓撲結構）、以及一個高階的TE13模式激勵器，并設計了一個高階的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壁側壁開槽的思想，破壞競爭模式的電場結構，抑制競爭模式的形成，并提高設計模式的轉化效率。<