W波段帶狀注行波管高頻系統(tǒng)研究與設計.pdf

1、帶狀束行波管是一種毫米波和亞毫米波段高功率器件。帶狀電子束相比傳統(tǒng)的圓形或橢圓形電子注，具有大傳輸電流，低電流密度，以及較大面積的注波互作用區(qū)間等優(yōu)點，實現(xiàn)了帶狀束行波管的高功率輸出和小型化結(jié)構。近年來，帶狀束行波管的研究和發(fā)展使得該器件在雷達、衛(wèi)星通信、電子對抗、遙感等國防和國民經(jīng)濟起到很大的作用。隨著工業(yè)等領域的不斷發(fā)展，要求器件輸出功率越來越大，工作帶寬越來越寬，工作頻率越來越高。輸入輸出耦合器和輸出窗作為帶狀束器件的重要部件，輸

2、入輸出耦合器的傳輸、反射、隔離性能、帶寬以及微波穿過輸出窗所產(chǎn)生的耗散功率產(chǎn)生的局部熱量嚴重影響管子的工作成敗。因此設計和研究低反射和高隔離的寬帶輸入輸出耦合器以及高功率容量寬帶輸出窗有著重要的意義。
　　本論文主要設計了W頻帶的多種具有低反射、高隔離、高傳輸?shù)男阅艿膶拵л斎胼敵鲴詈掀?，在有限的條件下，加工和測試了Q波段和Ku波段的輸入輸出耦合器。為了更好的實現(xiàn)帶狀束行波管的傳輸特性，本文還設計了高功率容量的寬帶多層輸出窗。本文主

3、要包括以下內(nèi)容：
　　1、介紹了帶狀束行波管研究的背景和意義，詳細闡述了國內(nèi)外帶狀束器件的輸入輸出耦合器和輸出窗結(jié)構研究現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)。引入了耦合器設計的小孔理論、相位匹配理論、建立在場匹配法上的Dolph-Chebyshev曲線理論以及Blagg柵的模式匹配法和級聯(lián)矩陣理論；并對多層輸出窗的場匹配法和熱分析的傳熱學理論作了簡要的闡述。
　　2、利用HFSS仿真軟件設計，設計和研究了W波段的多種新型寬帶輸入輸出耦合器。采用多

4、個矩形波導孔設計了E面超多孔定向耦合器和H面多孔定向超寬帶耦合器；結(jié)合Matlab編程，設計了結(jié)構緊湊的Chebyshev分布單孔耦合器，通過改變耦合孔與矩形波導間的角度改善了耦合性能；采用多級Blagg反射器和多級匹配設計了低反射和高隔離的 L彎波導寬帶耦合，不斷優(yōu)化Blagg反射器來匹配反射器與L彎波導間的相位，提高了耦合器低頻段的性能；利用Blagg反射器和 Y分支波導設計了高隔離超寬帶的輸入耦合器。在以上結(jié)構的基礎和有限的條件上

5、，加工和測試了Q波段的Chebyshev分布的單孔輸入輸出耦合器、Ku波導的L彎耦合器和Q波段的Y分支波導的輸入耦合器，測試結(jié)果和仿真結(jié)果取得很好的一致性。
　　4、采用HFSS設計了適用于Q波段和W波段的三層圓波導寬頻帶工作的高功率容量輸出窗結(jié)構。根據(jù)場匹配理論建立傳輸級聯(lián)矩陣的方法，通過數(shù)值計算與仿真驗證輸出窗的傳輸性能，并分析了窗片間存在縫隙對傳輸性能的影響。
　　5、簡要介紹了ANSYS Workbench的內(nèi)容和功