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《电子科技大学》 2003年
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行波管幅相一致特性研究

李斌  
【摘要】: 行波管是一种高增益的宽带微波/毫米波功率放大器件,广泛用于数据通信、电子对抗、预警飞机、火控雷达、精密制导,在现代军事电子装备中显示出不可取代的重要作用。行波管的研制涉及到电子光学、磁学、阴极电子学、微波电子学、电磁场理论、材料学、机械与热分析诸多学科,工艺过程十分复杂。计算机技术的发展与应用,极大地促进了行波管技术的进步。同时,提高行波管的设计能力,缩短开发周期,减少整管硬件实验,改善行波管性能,固化已有经验,也愈来愈离不开电子计算机,CAD已经成为研制行波管的主要手段。 现代电子战、超宽频带高功率相控阵雷达、强力干扰机、微波能武器等的快速发展对高功率微波源提出了更高的要求。宽频带高功率器件成为主要研究对象。由于宽频带和高功率不可克服的矛盾,采用大功率连续波宽带行波管作为阵列单元末级放大器,通过功率合成技术成为获得宽频带高功率微波源的主要手段。 在功率合成技术中,幅相一致行波管是核心器件。由于非常高的技术指标要求,使幅相一致行波管的研制和生产都面临很多的困难。其中成品率低是国内幅相一致行波管研制中面临的最严峻问题。成品率低导致无法进行有效的批生产,从而进一步使行波管的一致性难以得到保证。 经过广泛的论证,相关领域专家普遍认为CAD技术成为研制幅相一致行波管的主要手段。在实际制管之前,经过高强度的计算机模拟能有效提高设计能力。 论文首先系统、全面地综述了微波管CAD技术的最新进展、存在的问题和今后的发展方向。讨论了微波管CAD技术中常用的数值计算方法、介绍了有代表性的大型电磁分析软件、微波管各部件CAD软件、微波管CAD集成环境,对美国的MMACE项目和我国的TWTCAD项目进行了详细的描述。综述了幅相一致行波管国内外发展状况,讨论了目前我国在幅相一致行波管研制和生产中遇到的技术难点及对策。这一章为整个课题的开展指明了方向,奠定了基础。 第二章从行波管高频电路出发,详细分析了影响幅相一致行波管色散特性和耦合阻抗的主要因素;开发了可视化计算软件,分析了各重要因素(如夹持杆宽度、螺距、金属翼片高度、螺旋线平均半径、夹持杆介电常数等)对色散特性和耦合阻抗影响的大小;证实了夹持杆材料特性是最重要的影响因素。 第三章系统地介绍了粒子模拟方法(PIC);发展了考虑谐波互作用的行波管全三维大信号非线性理论,该理论考虑了周期永磁聚焦和均匀聚焦系统,能有效地退化为基于等效线路模型的Rowe一维、二维、三维非线性理论。基于粒子模拟方法,对三维空间电荷力的计算采用全三维塑性宏粒子模型。对于工作电压考 WP=9 虑了电位下沉效应。 第四章探讨了面向对象软件工程方法学在大型科学研究型软件开发中的应用;基于改进的行波管三维非线性理论模型,结合面向对象软件工程方法学、可视化科学计算方法,采用Microsoft Visual C++6.0开发了能动态实时显示行波管内部工作状态和动态显示各技术指标参数的可视化科学计算软件。 第五章介绍了幅相一致行波管的一般应用领域;基于改进的行波管三维非线性理论,结合TCP/IP网络并行计算方法、面向对象软件工程方法学、可视化科学计算方法,采用Microsoft Visual C++6.0开发了一个用于分析行波管幅相一致特性的网络计算平台;该平台是一个开放式的框架,经过扩充将来还可以用于研究其他类型微波管(如速调管、耦合腔行波管等)的注波互作用、幅相一致特性分析。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TN124

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 肖刘;螺旋线行波管高频特性及非线性注—波互作用研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2006年
2 廖平;行波管电子光学系统CAD技术研究[D];电子科技大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王莉;翼片加载螺旋线慢波系统的实验研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2006年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 杨中海,谢文楷;虚阴极高功率微波发生器的粒子模拟[J];电子学报;1992年12期
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4 李建清,莫元龙,张勇,周晓岚;有限尺寸宏粒子空间电荷场研究[J];强激光与粒子束;2002年01期
5 李斌,杨中海;行波管相位一致性的理论研究与计算机模拟[J];强激光与粒子束;2001年04期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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5 章文;物探数据处理网络并行计算环境的设计和实现[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2002年02期
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7 苏静,刘跃军;包过滤防火墙的设计与实现[J];安阳师范学院学报;2003年05期
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10 侯识华,赵鼎,孙永伟,徐云,谭满清,陈良惠;垂直腔面发射激光器的热学特性[J];半导体学报;2005年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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6 毕长剑;杨镜宇;;战役训练模拟系统的网络量化研究[A];第七届计算机模拟与信息技术学术会议论文集[C];1999年
7 周萍;熊彩东;鄢扬;;内开槽同轴波导的研究[A];第十二届全国微波能应用学术会议论文集[C];2005年
8 李承跃;魏彦玉;谢鸿全;刘盛纲;;外圆筒三反射镜准光学谐振腔的场分布研究[A];四川省电子学会高能电子学专业委员会第四届学术交流会论文集[C];2005年
9 李承跃;高源慈;魏彦玉;谢鸿全;刘盛纲;;平凹型准光腔的场分布研究与模式判别[A];四川省电子学会高能电子学专业委员会第四届学术交流会论文集[C];2005年
10 汪旭;王开云;;IP over SDH的数据编码设计[A];四川省电子学会雷达与火控、电子线路与系统专业委员会学术交流会10周年优秀论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 邱智亮;ATM接入IP交换技术研究[D];西安电子科技大学;1999年
2 李存志;量子力学中的若干问题[D];西安电子科技大学;1999年
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4 张国强;电力变压器绝缘结构优化和电磁方案自动设计的研究[D];华北电力大学;2000年
5 陈永华;WebGIS三维可视化的研究[D];解放军信息工程大学;2000年
6 陈锡明;基于NOW的任务调度和负载平衡方法研究[D];电子科技大学;2000年
7 孙翱;基于网络环境的多传感器信息融合理论及应用模型研究[D];大连理工大学;2000年
8 吴涧彤;压电晶体扭转效应的研究[D];大连理工大学;2000年
9 杨晓松;三维有限元数据场可视化技术研究与实现[D];大连理工大学;2000年
10 孙文武;三维数据场体绘制中几类问题的研究与实现[D];中国科学院软件研究所;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵林新;契伦可夫器件高频结构研究[D];电子科技大学;2004年
2 刘昌军;MOCVD计算机控制系统设计与实现[D];西安电子科技大学;2004年
3 章军;汽车生产线自动控制系统开发及其与DCS集成研究[D];武汉理工大学;2005年
4 隋连升;基于多层体系结构的电力MIS系统的应用研究[D];西安理工大学;2000年
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6 刘渊;多路宽带数据广播系统软件传输平台的研究与实现[D];中国工程物理研究院北京研究生部;2000年
7 郭帆;点离散求解电磁场边值问题应用软件的实现[D];河北工业大学;2000年
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10 和薇;制造资源计划系统(MRPⅡ)的研究与设计[D];燕山大学;2000年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨中海,谢文楷;虚阴极高功率微波发生器的粒子模拟[J];电子学报;1992年12期
2 张勇,莫元龙,李建清,周晓岚;一种有限厚度翼片加载螺旋线色散特性及耦合阻抗研究[J];电子学报;2003年06期
3 曹俊诚;太赫兹辐射源与探测器研究进展[J];功能材料与器件学报;2003年02期
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6 关振群 ,宋超 ,顾元宪 ,隋晓峰;有限元网格生成方法研究的新进展[J];计算机辅助设计与图形学学报;2003年01期
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9 张勇,莫元龙,李建清,周晓岚;翼片加载螺旋线慢波结构的螺旋带模型[J];强激光与粒子束;2002年06期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 张海霞;;行波管关键工艺-衰减器制备[A];第九届真空技术应用学术年会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 李建清;行波管三维非线性理论及其网络并行计算[D];电子科技大学;2003年
2 雷文强;宽带大功率行波管高频慢波系统CAD研究[D];电子科技大学;2003年
3 段兆云;螺旋线行波管中物理问题的研究[D];电子科技大学;2004年
4 来国军;W波段回旋行波管放大器的研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2006年
5 肖刘;螺旋线行波管高频特性及非线性注—波互作用研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2006年
6 贾婉丽;GaAs光电导开关产生太赫兹电磁波的实验及理论分析[D];西安理工大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 王健;行波管慢波结构冷测系统的研究[D];电子科技大学;2006年
2 韩博;高效率螺旋线行波管慢波系统的研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 杨中海,黄桃,李斌,朱小芳,廖莉,肖礼,胡权,姚列明,曾葆青;行波管电子光学系统CAD技术进展[J];真空电子技术;2004年03期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 秦钰昆;杨中海;黄桃;胡权;金勇兵;杨德欣;;行波管CAD电子光学系统一体化计算[A];第九届真空技术应用学术年会论文集[C];2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 杨赤如;小型化行波管电子光学系统与降压收集极设计方法的研究[D];电子科技大学;2007年
【二级参考文献】
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1 王平山,胡克松,黄孙仁,陈裕涛,邓朝辉,付淑珍,徐勇;虚阴极振荡微波辐射[J];强激光与粒子束;1990年03期
2 李斌,杨中海;行波管相位一致性的理论研究与计算机模拟[J];强激光与粒子束;2001年04期
3 李斌,杨中海,张勇,莫元龙;幅相一致行波管高频电路CAD研究[J];强激光与粒子束;2002年06期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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1 李晓峰;胡长江;;宽频带脉冲行波管的研制[A];中国电子学会真空电子学分会——第十四届年会论文集[C];2004年
2 王少萌;宫玉彬;段兆云;魏彦玉;王文祥;;径向电子束聚焦研究[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2011年
3 张德伟;周东方;孙广祥;牛忠霞;任菁圃;;行波管配用幅度均衡器时若干均衡方案分析[A];中国电子学会真空电子学分会——第十四届年会论文集[C];2004年
4 董宏全;;多注行波管高频场的弛垂度对它在同电子注互作用时的影响[A];中国电子学会真空电子学分会第十一届学术年会论文集[C];1997年
5 唐伯俊;;C波段200W幅相一致性行波管的研究[A];中国电子学会真空电子学分会——第十四届年会论文集[C];2004年
6 陈银杏;邬显平;;TWT中的混沌现象的实验观察[A];中国电子学会真空电子学分会第十二届学术年会论文集[C];1999年
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8 谢文楷;蒙林;王彬;;等离子体加载行波管的若干物理问题[A];中国电子学会真空电子学分会——第十四届年会论文集[C];2004年
9 王俊毅;包正强;邓蘅;郑锦标;胥辉;;行波管CAD工作进展[A];中国电子学会真空电子学分会——第十四届年会论文集[C];2004年
10 刘顺康;;毫米波曲折波导行波管高频特性的分析[A];中国电子学会真空电子学分会第十二届学术年会论文集[C];1999年
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3 刘漾;新型角向周期加载圆波导行波管的研究[D];电子科技大学;2012年
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5 段兆云;螺旋线行波管中物理问题的研究[D];电子科技大学;2004年
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8 殷海荣;光子晶体行波管研究[D];电子科技大学;2007年
9 谢扩军;金刚石在TWT及MPM中的应用关键技术研究[D];电子科技大学;2008年
10 郝建红;高功率微波(HPM)源中的混沌现象[D];中国工程物理研究院北京研究生部;2003年
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1 李鹏;大功率行波管及材料的显微研究[D];电子科技大学;2012年
2 张德政;行波管阴极的显微研究[D];电子科技大学;2010年
3 张昕炜;行波管相位噪声及其抑制方法[D];电子科技大学;2011年
4 田艳艳;W波段新型曲折槽波导行波管研究[D];电子科技大学;2012年
5 章闻;行波管测控仪表集成系统研制[D];南京航空航天大学;2005年
6 石鲁珍;光子晶体加载曲折波导行波管研究[D];电子科技大学;2012年
7 李为;多注行波管慢波系统研究[D];合肥工业大学;2010年
8 林娴静;W波段微带曲折线行波管研究[D];电子科技大学;2012年
9 杨作为;行波管电子枪的优化设计[D];电子科技大学;2012年
10 赵怀松;某型行波管高压电源的工程实现[D];复旦大学;2011年
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