發(fā)布時間：2018-09-17 06:48

【摘要】：行波管是一種很重要的真空電子器件,它作為信號放大設(shè)備廣泛應(yīng)用在通信衛(wèi)星和軍事雷達(dá)中。比較常見的行波管有兩種,一種是耦合腔行波管,另一種是螺旋線行波管。螺旋線行波管的優(yōu)點是具有較寬的帶寬,但是耦合腔行波管是采用全金屬結(jié)構(gòu),使得它不僅具有牢固的結(jié)構(gòu)和極強(qiáng)的散熱能力,同時具有高功率和高增益的優(yōu)勢。因此,耦合腔行波管的研究仍然具有很重要的意義。本文主要研究一種大功率行波管新型慢波結(jié)構(gòu):脊加載單孔交錯耦合矩形耦合腔慢波結(jié)構(gòu)。對比傳統(tǒng)的非脊加載矩形耦合腔結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)具有耦合阻抗高且頻帶與之相當(dāng)?shù)奶攸c,更有利于行波管的小型化;與雙孔耦合矩形耦合腔慢波結(jié)構(gòu)行波管相比,單孔交錯耦合矩形耦合腔慢波結(jié)構(gòu)行波管具有更高的耦合阻抗。本文具體工作如下:1.對該新型慢波結(jié)構(gòu)的色散特性和耦合阻抗進(jìn)行了仿真結(jié)算,得到了各個結(jié)構(gòu)尺寸對高頻特性的影響規(guī)律,并在此基礎(chǔ)上優(yōu)化了慢波結(jié)構(gòu)的尺寸。此外,文章還對匹配于脊加載單孔交錯耦合矩形耦合腔慢波結(jié)構(gòu)行波管的輸入輸出結(jié)構(gòu)、衰減器以及盒型窗進(jìn)行了仿真設(shè)計,得到了高頻系統(tǒng)的傳輸特性。模擬結(jié)果顯示整個高頻系統(tǒng)的駐波系數(shù)在工作頻帶內(nèi)小于1.6。2.對該慢波結(jié)構(gòu)行波管的注-波互作用進(jìn)行了模擬。在模擬過程中,我們設(shè)置劃分的網(wǎng)格數(shù)為1065672,設(shè)置的粒子數(shù)為340136。CST仿真結(jié)果顯示,在工作頻帶8.6GHz到9.5GHz范圍內(nèi),電子效率超過17%。當(dāng)電子注電壓設(shè)置在25.95kV到26.95kV,電流為5A時,輸出功率超過20kW,增益大于38dB。3.根據(jù)研究的結(jié)果加工了X波段脊加載交錯耦合矩形耦合腔慢波結(jié)構(gòu)行波管的高頻系統(tǒng),包括慢波線、輸入輸出結(jié)構(gòu)、盒型窗,并對其進(jìn)行了冷測。測試結(jié)果顯示,在工作頻帶8.6GHz到9.5GHz內(nèi),整個高頻結(jié)構(gòu)的駐波比均小于2。
[Abstract]:Traveling wave tube (TWT) is an important vacuum electronic device, which is widely used in communication satellite and military radar as a signal amplification device. There are two kinds of TWT, one is coupled cavity TWT, the other is helical TWT. The advantage of helical traveling wave tube is that it has wide bandwidth, but the coupling cavity traveling wave tube adopts all metal structure, which makes it not only have firm structure and extremely strong heat dissipation ability, but also has the advantage of high power and high gain. Therefore, the study of coupled cavity TWT is still of great significance. In this paper, a new type of slow wave structure of high power traveling wave tube (TWT) is studied. Compared with the traditional rectangular coupled cavity structure with non-ridge loading, the structure has the characteristics of high coupling impedance and equivalent frequency band, which is more advantageous to the miniaturization of the traveling wave tube, and is more favorable to the miniaturization of the traveling wave tube, compared with the two-hole coupled rectangular coupled cavity slow wave structure traveling wave tube. The single-hole staggered rectangular coupled cavity TWT has higher coupling impedance. The specific work of this paper is as follows: 1. The dispersion characteristics and coupling impedance of the new slow-wave structure are simulated, and the influence of each structure size on the high-frequency characteristic is obtained, and the size of the slow-wave structure is optimized. In addition, the input-output structure, attenuator and box window of the traveling-wave tube with single-hole cross-coupled rectangular coupling cavity are designed and simulated, and the transmission characteristics of the high-frequency system are obtained. The simulation results show that the standing wave coefficient of the whole high frequency system is less than 1.6.2 in the operating frequency band. The beam-wave interaction of the traveling-wave tube with slow wave structure is simulated. In the course of simulation, the mesh number is 1065672 and the particle number is 340136.CST. The simulation results show that the electronic efficiency is over 17.7% in the range from 8.6GHz to 9.5GHz. When the electron beam voltage is set from 25.95kV to 26.95kV and the current is 5A, the output power is more than 20kW and the gain is more than 38dB.3. According to the results of the study, the high frequency system of X-band ridgelet loaded staggered coupled rectangular coupled cavity slow-wave structure TWT is fabricated, including slow wave line, input and output structure, box window, and the cold measurement is carried out. The test results show that the VSWR of the whole high frequency structure is less than 2. 2 in the working band 8.6GHz to 9.5GHz.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN124

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本文編號：2245054