X波段大功率耦合腔行波管自激振荡的抑制

摘要

休斯结构耦合腔行波管具有带宽宽、功率容量大、结构简单等优点，在现代通信和雷达系统中得到广泛应用，一直是微波电真空器件研究的重点。由于耦合腔链慢波结构固有的特点，尤其是宽频带高增益行波管，极易产生自激振荡，稳定性问题是设计和研制过程中最棘手的问题之一。本文主要从抑制带边振荡和反射振荡两个方面入手解决某X波段大功率耦合腔行波管的自激振荡问题。
　　对于带边振荡采取损耗钮扣技术，该方法的突出特点是有选择的在2π模式频率附近进行重点损耗，而对带内的频率几乎没有损耗，对带内增益效率特性影响小，管子增益很高输出功率很大时工作仍非常稳定。
　　解决反射振荡主要是设法在足够宽的频带内使慢波系统和输能装置拥有良好的匹配特性，理想的匹配特性不仅对抑制反射振荡做出贡献而且降低了增益波动，非常具有实际意义。
　　随着计算机技术的发展，CAD技术广泛应用于行波管的设计和研制中。本文借助大型电磁软件，对带损耗钮扣慢波系统的高频特性和色散特性进行了分析计算，并讨论了钮扣腔尺寸对抑制带边振荡的影响。给出了慢波系统和输能装置匹配特性的设计思路和方法并分析影响匹配的因素。
　　最后，实际设计了一个带损耗钮扣的休斯慢波结构，通过冷测验证，并付诸实际制管。测试结果和设计结果较好吻合，该管频谱纯，工作稳定不存在自激振荡。

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第一章 引言

1.1 行波管概述及原理

1.2 耦合腔行波管自激振荡问题及传统措施

1.3 本文研究的主要内容和意义

第二章 带边振荡的抑制

2.1休斯慢波结构的色散特性

2.2带边振荡的解释

2.3带边振荡的起振条件

2.4带损耗钮扣休斯结构的高频特性

2.5 新模式的振荡问题

2.6损耗钮扣材料性能、尺寸的影响

2.7本章小结

第三章 匹配特性的优化

3.1反射振荡

3.2慢波线匹配特性的优化

3.3 耦合装置及大功率窗的设计方法

第四章 实验验证

4.1 带损耗钮扣慢波系统的设计及冷测结果

4.2 慢波系统及大功率输出窗匹配特性的冷测

4.3 制管结果

第五章 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参加科研