一類用于微波源的慢波結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、高功率微波器件廣泛應(yīng)用于毫米波雷達(dá)、制導(dǎo)、戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)通信、電子對抗、遙感、輻射測量等領(lǐng)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(shí)意義。本文對一類用于微波源的慢波結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的研究，主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　第一點(diǎn)：在介質(zhì)加載圓柱波導(dǎo)的基礎(chǔ)上，研究了上下底板加載介質(zhì)的矩形波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)。首先采用等效電路和場匹配的方法給出了上下底板加載介質(zhì)的矩形波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)的色散方程和場分布，并通過計(jì)算

2、R/Q值求得了電子束傳輸通過慢波結(jié)構(gòu)激勵的電磁波功率；然后分析了反對稱模式對電子束穩(wěn)定性的影響，給出了電子束在偏離中心位置處傳播時(shí)，產(chǎn)生的橫向作用力；最后設(shè)計(jì)了采用上下底板加載介質(zhì)的矩形波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)的功率源器件。
　　第二點(diǎn)：提出了一種采用光子晶體作為行波管慢波結(jié)構(gòu)屏蔽筒的新方案，論證了方案的可行性，并進(jìn)行了模式分析。在充分研究光子晶體禁帶特性的基礎(chǔ)上，計(jì)算了光子晶體慢波結(jié)構(gòu)的色散特性和耦合阻抗，對計(jì)算結(jié)果的分析表明，光子晶體在行

3、波管慢波結(jié)構(gòu)中起到了定向選模的作用，為行波管實(shí)現(xiàn)高次模式工作奠定了基礎(chǔ)。
　　第三點(diǎn)：提出了一種適用于毫米波及THz波行波放大器的光子晶體柵慢波電路，即橫向分布光子晶體柵慢波電路，并提出了分析和設(shè)計(jì)此類光子晶體柵慢波電路的方法。通過計(jì)算光子晶體 TE極化的帶隙和在帶隙內(nèi)將光子晶體柵慢波電路等效為矩形柵波導(dǎo)慢波電路，使得光子晶體柵慢波電路的設(shè)計(jì)得以分為兩步獨(dú)立進(jìn)行，從而簡化了光子晶體柵慢波電路的設(shè)計(jì)。對橫向分布光子晶體柵慢波電路進(jìn)行

4、了設(shè)計(jì)和計(jì)算，結(jié)果表明，與矩形柵波導(dǎo)慢波電路相比較，橫向分布光子晶體柵慢波電路可以降低工作電壓并增加帶寬，從而可以降低成本。
　　第四點(diǎn)：為解決工作在3mm波段及以上頻段的折疊波導(dǎo)行波管因加工精度和功率容量的局限性，提出了無漸變規(guī)律的有限變周期折疊波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)，首先給出了這種結(jié)構(gòu)能夠有效增大高次空間諧波耦合阻抗的理論基礎(chǔ)，并導(dǎo)出了色散和耦合阻抗表達(dá)式，然后進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，給出一組優(yōu)化后的設(shè)計(jì)參數(shù)，并以此確定行波管的工作點(diǎn)，最后利用