Ka波段1kW級螺旋線行波管高頻特性與注波互作用研究.pdf

1、Ka波段1kW級螺旋線行波管，是指在工作頻段內輸出功率至少達到1kW的螺旋線行波管。目前，螺旋線行波管通常應用于需求為中小功率的領域，而發(fā)展和研究大功率螺旋線行波管，對于我國軍事相關領域有著重要的意義。
　　本論文主要分析對比了三種夾持桿類型的慢波結構的高頻特性，并結合研究課題，確定了一種可以工作在Ka波段(32GHz~36GHz)、且輸出功率可以達到1kW的慢波結構。輸入結構采用了同軸線耦合結構，由于同軸線耦合結構不能承載1kW

2、的輸出功率，輸出結構就采用了同軸線過渡到波導的一種結構，并通過仿真軟件對整管的結構參數進行優(yōu)化設計，得到比較理想的傳輸性能。最后對整管進行了注-波互作用仿真模擬，得出了輸出功率、增益及電子效率等輸出參數，可從結果看出所設計1kW級螺旋線行波管有較好的輸出參數，基本符合設計要求，為以后實際制管提供了一定的參考價值。本論文的主要工作如下：
　　1.介紹了國內外有關大功率螺旋線行波管的發(fā)展狀況以及它的工作原理。
　　2.探索了結構

3、尺寸變化對高頻特性的影響，并結合課題，確定了適用于輸出功率達到1kW的慢波結構。
　　3.設計了輸入、輸出結構，并對整個管子的傳輸特性進行了優(yōu)化仿真，得到在工作頻段內的電壓駐波比小于1.46。利用CAD軟件UG對輸出結構進行工程制圖，并加工組裝及實驗測試，測試結果說明了工程化輸出結構的可行性。
　　4.利用軟件ORION大體確定了Ka波段1kW級螺旋管行波管的相關參數。由于軟件ORION在進行注-波互作用時認為輸能結構是理想

4、的，有些參數不準確，所以利用軟件CST對所需要的參數進行優(yōu)化，得到了一組理想的工作參數和結構參數。仿真結果顯示：所設計的 Ka波段1kW級螺旋管行波管在工作頻段32GHz~36GHz內，頻率36GHz所對應的輸出功率最小，只有850W，而其它頻率所對應的輸出功率都在1kW附近，最大為1066.83W，增益都大于41.8dB，電子效率都大于15％。
　　目前來說，對于1kW級螺旋線行波管的研究在國內外還屬空白。通常情況下，螺旋線行波