Ka波段回旋速調(diào)管輸出腔的研究和新型輸出漸變段的設(shè)計(jì).pdf

1、作為回旋管家族中的重要一員，回旋速調(diào)管具有高功率、高增益和高效率的優(yōu)點(diǎn)以及具有一定帶寬。與傳統(tǒng)的微波器件相比，回旋速調(diào)管是一種新型高功率毫米波微波源，在毫米波、亞毫米波的雷達(dá)、通信、電子對(duì)抗、等離子體加熱及材料處理等方面具有及其重要的、非常廣泛的應(yīng)用前景。
　　本論文利用正余弦函數(shù)擬合的方法和突變結(jié)構(gòu)場(chǎng)匹配理的理論，對(duì)Ka波段TE01模新型曲線漸變輸出段（下文稱為正余弦擬合漸變輸出段）進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)和分析計(jì)算。以及分別對(duì)于Ka波導(dǎo)

2、回旋速調(diào)管的TE01模和TE02模輸出腔進(jìn)行了研究，以及對(duì)其進(jìn)行了創(chuàng)新性研究。
　　第二章介紹了場(chǎng)匹配理論和突變結(jié)構(gòu)的理論。在模式場(chǎng)匹配理論的基礎(chǔ)上，詳細(xì)的推導(dǎo)并建立了單級(jí)突變結(jié)構(gòu)的矩陣方程，從而可以對(duì)多級(jí)突變結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析并對(duì)其建立級(jí)聯(lián)散射矩陣，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步用劃分臺(tái)階處理方法將漸變波導(dǎo)情況轉(zhuǎn)化成多級(jí)突變結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。
　　第三章介紹了Ka波段TE01模正余弦擬合漸變輸出段的研究和設(shè)計(jì)。利用突變結(jié)構(gòu)的場(chǎng)匹配理論建立了半徑漸

3、變波導(dǎo)的級(jí)聯(lián)散射矩陣方程，對(duì)其編寫了Matlab數(shù)值計(jì)算程序，經(jīng)過(guò)對(duì)漸變段的工作模式TE01模的反射、傳輸和對(duì)雜模TE02模和TE03模耦合等參數(shù)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和分析。通過(guò)數(shù)值計(jì)算和分析，從而設(shè)計(jì)了一種Ka波段TE01模新型的正余弦擬合漸變輸出段。在漸變段的縱向上，分析計(jì)算了該漸變段的模式耦合和模式純度的變化。通過(guò)HFSS模擬仿真，并與數(shù)值計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果基本一致，并驗(yàn)證了編寫的計(jì)算程序是正確的。當(dāng)漸變段長(zhǎng)度為100mm，口徑由1

4、4mm到32mm時(shí)，在29GHz-35GHz內(nèi)，正余弦擬合漸變輸出段的反射小于-60dB、傳輸大于-0.006dB、模式純度大于0.965、對(duì)TE02模和TE03模的耦合分別控制在-35dB和-80dB以下。
　　第四章介紹了34GHz、TE01?；匦僬{(diào)管帶上述的正余弦擬合漸變輸出段的輸出腔的研究，以及介紹了35GHz、TE02?；匦僬{(diào)管帶正弦輸出漸變段的輸出腔的研究。利用場(chǎng)匹配理論，對(duì)輸出腔建立了具有突變結(jié)構(gòu)的開(kāi)放式諧振腔的

5、級(jí)聯(lián)散射矩陣，并編寫Matlab數(shù)值計(jì)算程序。通過(guò)數(shù)值計(jì)算，分別分析了TE01模和TE02模輸出腔腔體半徑和腔體長(zhǎng)度的變化、輸出耦合環(huán)的半徑和厚度的變化、輸出漸變段的起始半徑和長(zhǎng)度的變化等對(duì)輸出腔的諧振頻率和Q值的影響；以及分別分析了正余弦擬合漸變段和正弦漸變段的起始半徑和長(zhǎng)度的變化對(duì)各自工作模式的反射、傳輸和對(duì)雜模的耦合等參數(shù)的影響。最終給出了Ka波段TE01模和TE02模輸出腔的設(shè)計(jì)參數(shù)，通過(guò)軟件HFSS模擬仿真，并與數(shù)值計(jì)算的結(jié)果