基于超材料的帶狀注微波振蕩器.pdf

1、微波振蕩器在軍事和科研中都有很廣泛的應(yīng)用。隨著新材料、新電磁結(jié)構(gòu)、新電磁仿真軟件的出現(xiàn)，微波振蕩器的性能和可靠性不斷達(dá)到新的高度。在一些重要的軍事和民用系統(tǒng)中要求微波振蕩器具有高功率和高效率，帶狀電子注微波振蕩器便是為了滿足這種需求而提出的。將超材料作為微波振蕩器的慢波結(jié)構(gòu)具有很大的前景,因?yàn)樗麄冇羞@樣的突出優(yōu)勢：使設(shè)備小型化、高輸出功率、高電子效率。最近,一種由平面互補(bǔ)電開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)構(gòu)成的新型超材料被提出,其在微波振蕩器中有潛在的應(yīng)

2、用，本文采用加載該超材料的方波導(dǎo)作為返波振蕩器慢波結(jié)構(gòu)使得慢波結(jié)構(gòu)尺寸大大減小，實(shí)現(xiàn)了器件的小型化；同時(shí)采用帶狀注在一定程度上提高了器件的輸出功率和效率。
　　本主要對 S波段基于超材料的帶狀注微波振蕩器的耦合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與注波互作用進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　1.研究了返波振蕩器的基本原理，慢波系統(tǒng)基本原理。本文采用的加載超材料的方波導(dǎo)工作在截止頻率以下，波導(dǎo)尺寸僅為工作頻率內(nèi)自由空間波長的1/7，這使得器件小

3、型化成為現(xiàn)實(shí)；
　　2.設(shè)計(jì)了返波振蕩器耦合結(jié)構(gòu)，包括同軸耦合結(jié)構(gòu)和波導(dǎo)耦合結(jié)構(gòu)。研究了采用不同耦合結(jié)構(gòu)下慢波結(jié)構(gòu)的傳輸特性。在波導(dǎo)耦合結(jié)構(gòu)情況下，比較了標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)耦合結(jié)構(gòu)、窄波導(dǎo)耦合兩種情況下系統(tǒng)的傳輸特性；
　　3.在采用同軸耦合結(jié)構(gòu)的情況下，對單帶狀注與超材料慢波結(jié)構(gòu)互作用進(jìn)行研究，同時(shí)對雙帶狀注與超材料慢波結(jié)構(gòu)互作用進(jìn)行了研究。電磁仿真軟件 CST模擬表明在工作電壓為180kV，磁場1.3T，單帶狀注電流為210A時(shí)，