矩形栅慢波系统及输入输出结构的研究

摘要

行波管是一种将微波进行能量放大的装置。行波管的慢波系统是发生注波互作用实现能量交换的部分，关系到行波管的带宽、效率等，它直接决定行波管的性能。行波管的输入输出耦合装置是放大信号的入口和出口。其中，输入输出端口的阻抗匹配和损耗问题关系到行波管能否正常工作，是设计输入输出耦合装置时需要解决的问题。
　　 栅结构慢波系统的特色是结构紧凑，可应用于短波长和小尺寸的情形，加工精度极高，可应用于毫米波和亚毫米波行波管中，又因为采用的是带状电子注，因此功率高，热容量大[1]。本文采用栅结构作为慢波系统。从任意槽形状的栅结构入手分析，得出任意槽形状的栅结构的场分布，色散方程和耦合阻抗。并由此推出矩形栅的场分布，色散方程和耦合阻抗。用CST对单栅和双栅结构的色散进行分析，得出结构参数对色散的影响，给出了ka波段单栅和双栅矩形波导栅慢波结构的尺寸。
　　 输入输出结构的微波窗(包括输入窗与输出窗)除了密封作用外，还承担着微波能量的馈送，微波窗的质量好坏直接影响行波管的电参数及其寿命。对它的基本要求为：有足够宽的工作频带、功率容量大、插入损耗小、工艺性能好[2]。本文设计了工作中心频率为110GHz，带宽超过9GHz的微波盒形窗，并将其接入深槽单栅慢波系统的输入输出结构，得到了较好的结果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2行波管的介绍

1.2.1发展历程

1.2.2行波管的优点

1.2.3行波管的原理及基本构成

1.3慢波结构

1.4输入输出结构

1.5矩形波导栅慢波结构

1.6本论文的工作

第二章任意槽矩形波导栅慢波结构

2.1引言

2.2场分析

2.3色散方程

2.4耦合阻抗

2.5本章小结

第三章单矩形栅慢波结构的模拟分析

3.1引言

3.2场分析

3.3色散方程

3.4耦合阻抗

3.5单矩形栅的高频特性

3.5.1色散特性

3.5.2耦合阻抗

3.6单矩形栅慢波结构尺寸对色散的影响

第四章双矩形栅慢波结构的模拟分析

4.1引言

4.2场分析

4.3色散方程

4.4双矩形栅慢波结构尺寸对色散的影响

4.5单双栅的模拟比较

第五章单栅矩形波导输入输出结构设计及分析

5.1引言

5.2仿真优化目标

5.3输入输出结构设计

5.4仿真结果分析

5.5微波盒形窗

5.5.1设计

5.5.2数据仿真

5.6结论

第六章全文总结

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果