新型毫米波速調管高頻與注波互作用的計算機模擬研究.pdf

1、隨著真空電子器件不斷向著高功率、高頻率、小型化等方向發(fā)展,在傳統(tǒng)速調管的基礎上,各種新型器件應運而生。為了在低峰值功率下實現寬頻帶,發(fā)展了多注速調管;為了在高工作頻率下獲得高功率輸出,發(fā)展了帶狀注速調管;為了在高頻段克服傳統(tǒng)速調管尺寸減小的困難,發(fā)展了擴展互作用速調管。帶狀注擴展互作用速調管,結合了帶狀電子注技術和擴展互作用技術,具有在高頻段發(fā)展的巨大潛能。
　　本論文利用MAGIC和CST對傳統(tǒng)大功率速調管和W波段帶狀注擴展互作

2、用速調管的高頻結構和注波互作用系統(tǒng)進行了大量深入的研究工作,主要工作包括以下三個方面:
　　1.研究了速調管諧振腔的工作原理與基本參數,利用等效電路理論建立了雙重入式圓柱形諧振腔的結構參數和電氣參數之間的關系。利用該關系設計了2.856GHz的雙重入式圓柱形諧振腔,并利用MAGIC進行優(yōu)化,完成了速調管諧振腔的正向設計。
　　2.依據速調管諧振腔的基本理論與設計方法,設計了工作于S波段的五腔速調管,得到了各個諧振腔的具體幾何

3、參數。對該 S波段五腔速調管的注波互作用進行了MAGIC模擬,分析了管子的性能。在此基礎上,通過采用二次諧波腔和長漂移管對該速調管進行了優(yōu)化設計,并分析了兩種技術對速調管效率的影響。
　　3.對新型的W波段帶狀注擴展互作用速調管進行了研究。利用CST與MAGIC設計了2?模W波段帶狀注五間隙擴展互作用諧振腔,重點研究了五間隙諧振腔關鍵結構參數對諧振腔特性阻抗與諧振頻率的影響,并對器件穩(wěn)定性與帶狀注擴展互作用雙腔速調管的注波互作用特

4、性進行了MAGIC仿真與分析。最后,在電子注電壓為19.5kV,電流為3.5A時,獲得大于8kW的輸出功率、23dB的增益。
　　論文通過開展傳統(tǒng)大功率速調管和W波段帶狀注擴展互作用速調管的高頻結構和注波互作用系統(tǒng)的研究工作,完成了速調管從諧振腔的正向設計到整管的模擬仿真。尤其是通過對W波段帶狀注擴展互作用速調管的高頻結構和注波互作用系統(tǒng)的設計和模擬研究,對帶狀注擴展互作用器件性能的探索具有重要意義,為發(fā)展高增益、寬帶寬的新型毫米