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新型平面微带型慢波结构的研究

赵海  
【摘要】:行波管广泛应用于各种微波系统中,在通信、制导、遥感测量、雷达等领域发挥着巨大的作用。现代电子技术的快速进步推动着行波管向着频带宽、效率高、体积小、质量轻的方向发展。同时为了降低成本,行波管力求结构、工艺简单。传统的行波管已不能满足这一趋势,研究人员积极探索新型慢波结构以满足行波管小型化的要求。平面微带型慢波结构由刻蚀在介质基底上的金属导带构成,使用微细加工技术,可实现高精度加工。这类结构与带状电子注互作用,整管除了电子枪都可印制而成,具有易加工、电压低、成本低的优点。 本文在传统微带型曲折线慢波结构的基础上提出并研究了微带圆环、椭圆环慢波结构和微带矩形环慢波结构。微带环状结构可看成双列单微带结构并联而成:微带矩形环可由两根微带曲折线叠加而成,微带椭圆环可由两根微带椭圆曲折线组成。论文的主要内容为: 1.分析了微带型慢波结构的相速随结构参数的变化,和模拟计算结果较为符合,对慢波结构的设计具有一定的指导意义。总结了传统微带型曲折线慢波结构色散特性的分析方法,该分析方法对微带型双列曲折线慢波结构、微带矩形环慢波结构同样适用。 2.提出新型微带圆环慢波结构,利用电磁场仿真软件HFSS对该结构进行模拟计算,得到了各个结构参数下慢波电路的色散特性和耦合阻抗特性,分析了结构参数对其高频特性的影响。将微带圆环结构改进为微带椭圆环结构,通过分析发现微带椭圆环结构可有效降低相速。同时发现微带椭圆曲折线耦合阻抗大,色散弱,相速低。对微带矩形环结构也进行了仿真分析,考察了结构参数、介质材料、支撑方式对高频特性的影响。 3.运用电磁仿真软件CST对微带椭圆曲折线慢波结构的注波互作用过程进行了仿真计算。结果表明微带椭圆曲折线慢波结构具有低电压、高效率、宽频带的优点。


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