新型寬帶大功率毫米波帶狀注行波管關鍵部件的設計.pdf

1、行波管作為真空電子器件家族中市場占有率最高的一種器件，在國防安全，科學研究，衛(wèi)星通信等方面具有廣泛的應用。慢波結構作為行波管的核心部件，其性能的優(yōu)劣直接影響行波管的性能。包括中國在內的世界上很多軍事科技強國相繼開展了對應新型慢波結構的探索工作。2010年電子科技大學許雄博士提出一種適用于帶狀電子注工作的正弦波導，并初步研究證明了正弦波導是一種具有諸多優(yōu)點的新型慢波結構。本論文基于常規(guī)正弦波導慢波結構對W波段千瓦級行波管與140GHz正弦

2、波導行波管做了進一步優(yōu)化設計工作，為充分挖掘正弦波導的潛力以及后續(xù)的實驗研究提供相應的解決方案。具體工作包括：
　　1.全面比較正弦波導慢波結構與半周期交錯雙柵慢波結構傳輸與反射方面的性能。從相同工作電壓與相同外觀尺寸兩個方面對兩種結構傳輸與反射方面的性能進行比較。通過比較證實了正弦波導在傳輸與反射方面的性能均優(yōu)于半周期交錯雙柵，證明了正弦波導是一種傳輸與反射性能優(yōu)良慢波結構。同時設計了一種適用于正弦波導的新型階梯狀漸變集中衰減器

3、，通過與相同長度的常規(guī)H面加載的衰減器相比，本文所設計的新型衰減器在反射情況相當的情況下，具有更大的衰減量，這對縮短整管長度具有指導意義。
　　2.利用 HFSS和 CST的微波工作室與粒子工作室，基于常規(guī)正弦波導慢波結構和新型階梯狀漸變集中衰減器重新優(yōu)化設計了W波段千瓦級行波管。具體包括高頻特性的分析與注-波互作用的模擬。從模擬結果來看，所設計的W波段千瓦級正弦波導行波管的調諧帶寬達8GHz。91-98GHz頻段內輸出的峰值功率

4、達1200W以上，93-97GHz頻段內峰值輸出功率達到1300W。在陰極電流密度與互作用效率方面較許雄論文中的設計均有了改善。為后續(xù)試驗研究提供了一種解決方案。
　　3.利用HFSS和CST設計了140GHz正弦波導行波管。模擬結果顯示本文所設計的行波管在130-150GHz范圍內具有100W以上的連續(xù)波功率輸出。帶內產生最大平均輸出功率達345W，最大增益達48.4dB，最大互作用效率達8.8％。同時相比文獻[60]中的設計電