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《电子科技大学》 2003年
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宽带大功率行波管高频慢波系统CAD研究

雷文强  
【摘要】:现代电子战、超宽频带高功率相控阵雷达、强力干扰机、微波定向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的研究对象。螺旋线行波管是一种集高增益、宽频带、高效率、大功率的微波/毫米波功率放大器,广泛应用于通信、雷达、电子对抗等现代军事电子装备中。 由于螺旋慢波系统的理论研究存在某些假设处理条件,许多加载结构又千变万化,国内外许多研究学者寻求使用计算机模拟方法对其进行研究,随着计算机软硬技术的发展,使得这一研究已经成为新的研究方向。然而计算机模拟的计算时间很长,也不容易掌握,国内一些学者提出了使用自主编制软件指导微波管设计的方法,于是微波管CAD技术成为新的研究方向。本论文正是在“微波管CAD技术”课题方向下的一项子课题,对行波管中的高频慢波系统进行了分析,提出了将计算机模拟、实验测试和解析理论相互结合的计算方法,并运用Microsoft Visual C++6.0软件编制进“宽带大功率行波管CAD集成环境”的高频计算模块中,对实际工程的应用和推广有一定的指导意义。 本论文的主要工作和创新在于: 一、在翼片有限厚度模型的基础上,根据扇形波导的场表达式,在翼片处参考了脊加载环板慢波结构的边界条件,运用场匹配方法,本文重新推导得到了扇形翼片加载螺旋慢波结构的色散特性方程。在色散特性方程的基础上,根据翼片的实际分布,推导得到了扇形翼片加载螺旋慢波结构的耦合阻抗方程和衰减常数方程。 二、在扇形翼片加载螺旋慢波结构高频特性方程求解方法的基础上,本文针对各种特殊翼片的实际分布,提出了一种翼片区域的等效处理方法,由此推导得到了一些在生产实际中广泛使用的特殊翼片的高频特性方程,如U型翼片、Y型翼片、齿型翼片和T型翼片,为特殊翼片加载的理论计算和行波管的实际设计生产提供了理论基础。 三、由于理论推导过程中存在一些假设条件,造成理论计算难免有一些误差,因此本文在MAFIA模拟计算结果基础上,提出一种根据模拟结果对理论计 算结果进行修正的方法,将模拟计算的研究成果与解析理论的研究方法进行有 机的结合,不仅提高了慢波特性的理论计算精度,也将模拟计算的结果甚至可 以是实验测试数据固化到解析理论公式中,使得解析理论随着实践过程而不断 完善,并将修正后的理论计算公式运用MicroS。ft Visua1C十十6.0软件编制进 “宽带大功率行波管CAD集成环境”的高频计算模块中,便于工厂的实际推广 使用。 四、比较有限积分法(F工T)与有限元(FEM)方法在高频腔模拟计算上的 理论,并分别使用了MAFIA软件,ANSYS软件和HFSS软件对两类高频谐振腔进 行了模拟计算,在计算精度和计算时间上进行了比较,证明了两种方法都可适 用于高频计算的结论。 五、运用MAFIA软件对螺旋慢波高频结构进行模拟计算时,首次提出了运 用CAD软件PROE生成全三维模型一螺旋线的过程,并将其STL文件导入到MAFIA 软件中,为三维模拟计算打下了准确的模型基础,由此提高了三维模拟计算的 计算精度。 六、提出了运用MAFIA软件对螺旋慢波系统的色散特性进行模拟计算的方 法,首次在不同坐标系统和不同模拟方法下进行比较模拟得到的计算结果,并 与实验测试值进行对比取得了较好的一致,证明了MAFIA软件提供的准周期边 界条件方法可以用来进行慢波结构高频色散特性的模拟。在此基础上,提出了 三种模拟计算螺旋慢波系统藕合阻抗的方法,并与实验结果作比较取得了较好 的一致。 七、首次运用 MAFIA软件和HFSS软件对螺旋慢波系统的色散高频特性模拟 计算的收敛性进行了验证,得到了在一定网格范围内计算结果逐步收敛的结论, 说明在此基础上的计算结果是可靠的,可以用来指导实际行波管的设计,为国 内开展慢波结构的模拟计算打下了坚实的基础。 八、运用MAF工A软件对祸合腔慢波系统的高频特性进行了模拟计算,运用 谐振法对色散特性进行模拟,提出了两种模拟藕合腔慢波系统祸合阻抗的计算 方法,将“冷腔”模拟结果导入到MAFIA粒子模拟模块对“热腔”中的注波互 作用进行了定性分析。本章提出的模拟方法为软件模拟在藕合腔慢波系统的运 用做了一些探索性的研究。 电子科技大学博士论文 九、实验设计过程中加工了一段宽扇形翼片加载螺旋慢波系统,对这种慢 波系统的色散特性运用谐振法进行了实验研究,实验结果与理论计算结果和模 拟计算结果比较接近,证明了本文提出的翼片加载慢波结构的色散特性方程的 求解方法是比较准确的,也同时证明了本文提出的模拟计算方法是准确的。
【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4条
1 张勇;盘荷波导、脊加载盘荷波导和螺旋带慢波系统特性研究[D];电子科技大学;2003年
2 朱敏;用于谐波倍增回旋管放大器的Ku波段输入耦合系统的研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2006年
3 姚列明;微波管的热分析[D];电子科技大学;2007年
4 张雍;螺旋线慢波结构特性研究与应用设计[D];兰州大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前3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
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
3 樊会明;高效率空间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);2007年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张勇,莫元龙;有限厚度翼片加载螺旋线模型[J];电子科技大学学报;2002年05期
2 白安永,莫元龙;实用翼片加载螺旋线模型的分析及优化[J];电子科技大学学报;1996年04期
3 朱敏,吴鸿适;速调管双重入式柱形腔的计算[J];电子学报;1981年04期
4 张昭洪,吴鸿适;耦合腔慢波结构特性研究[J];电子学报;1986年01期
5 张国兴,戴卢富,刘准;MAFIA软件模拟三维耦合腔慢波结构[J];电子学报;1997年06期
6 王自成,陈庆有,吴鸿适;带状螺旋慢波结构色散的研究[J];电子学报;1999年03期
7 赵士录;连续波宽带大功率行波管中的色散成型及谐波抑制技术研究[J];电子学报;1999年03期
8 宫玉彬,王文祥,魏彦玉,孙嘉鸿,刘盛纲;脊加载环板行波管高频特性的研究[J];电子学报;2000年03期
9 范植开,刘庆想,刘锡三,何琥,邓仕珏;三腔渡越管振荡器高频结构的解析研究[J];强激光与粒子束;2000年04期
10 李智慧,唐靖宇,张伦;有限积分理论(FIT)及其在腔体计算中的应用[J];强激光与粒子束;2002年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张军英;张雨;姜维维;;微波材料的电磁参数测试方法[J];工程塑料应用;2012年05期
2 景莘慧,蒋全兴;电波暗室用吸波材料反射系数的测试方法[J];安全与电磁兼容;2002年05期
3 李江海,孙秦;结构型吸波材料隐身特性的优化设计算法研究[J];兵器材料科学与工程;2004年02期
4 侯识华,赵鼎,孙永伟,苏艳梅,谭满清,陈良惠;台面尺寸对垂直腔面发射激光器电学特性的影响[J];半导体光电;2005年05期
5 张长青;宫玉彬;魏彦玉;王文祥;;亚毫米波折叠波导慢波结构的损耗特性研究[J];半导体光电;2010年06期
6 吴立丰;;频综测试仪(FSTI)设计与实现[J];半导体技术;2010年07期
7 夏善红,刘加,陈绍凤,韩泾鸿,崔大付;新型真空微电子压力传感器特性研究和实验制作[J];半导体学报;1997年12期
8 刘世安,林世鸣,康学军,程澎,陆建祖,王启明;Numerical Analysis of Steady Current and Temperature Distributions and Characteristics of Transverse Mode in VCSEL[J];半导体学报;1999年11期
9 张海燕,叶志镇,黄靖云,李蓓,谢靓红,赵炳辉;在薄硅外延片上制备高频肖特基势垒二极管[J];半导体学报;2003年06期
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
1 王传礼;丁凡;许贤良;彭天好;;伺服阀用超磁致伸缩转换器驱动磁场的有限元分析[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 唐杰;许会;;二维微波场数值计算中网格剖分方法研究[A];科技创新与产业发展(A卷)——第七届沈阳科学学术年会暨浑南高新技术产业发展论坛文集[C];2010年
3 陈昌礼;高葆新;洪兴楠;;用改进非线性电流源法计算微波振荡器的外载品质因数[A];1995年全国微波会议论文集(上册)[C];1995年
4 赵晓云;李家胤;汪海洋;;微波回旋波整流器高频结构中的频率漂移研究[A];“第十四届全国微波能应用学术会议”暨“2009年微波创造美的生活高峰论坛”论文集[C];2009年
5 李文君;许州;林郁正;沈旭明;刘婕;陈亚男;黎明;杨兴繁;;S波段宽带大功率耦合腔行波管冷测实验研究[A];第三届全国粒子加速器技术学术交流会论文集[C];2007年
6 陈将伟;唐东明;张豹山;杨燚;鹿牧;陆怀先;;入射角对微波在面内各向异性磁性薄膜中传播特征的影响[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(8)[C];2007年
7 徐念喜;高劲松;冯晓国;赵晶丽;梁凤超;王岩松;陈新;王珊珊;朱华新;;一种适用于隐身天线罩的频率选择表面新单元研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第5分册)[C];2010年
8 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
9 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
10 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
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘少刚;基于单一平面电容传感器的木材含水率检测系统研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 白会娟;导电材料结构电磁热弹性多场行为的理论研究[D];兰州大学;2010年
3 易煦农;人工电磁材料的光学特性及应用研究[D];华中科技大学;2010年
4 王海涛;月球车热控关键问题研究及材料光谱性质的选择性调节[D];中国科学技术大学;2010年
5 何俊;毫米波新型曲折波导行波管的研究[D];电子科技大学;2010年
6 王建勋;Ka波段回旋放大器及W波段带状束电子光学系统的研究[D];电子科技大学;2010年
7 赵晓云;基于回旋谐振机制的特殊电真空器件研究[D];电子科技大学;2011年
8 陈蓓冉;同轴型准光腔短毫米波辐射源的研究[D];电子科技大学;2010年
9 郑罡;频域有限差分方法的改进研究[D];电子科技大学;2010年
10 胡永忠;微波阵列天线成像处理中干扰抑制及快速成像方法的研究[D];电子科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李鹏;磁悬浮风力发电机转子系统的研究[D];山东科技大学;2010年
2 刘兴鹏;基于微波同轴谐振腔物料密度测量技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 郝云雷;基于外磁场驱动的微型管道机器人研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 郭猛;圆管形共箱封闭母线的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
5 白彦丽;电磁脉冲对开孔屏蔽腔耦合效应的仿真分析[D];沈阳理工大学;2010年
6 孔令宽;CBTC系统缝隙波导信号传输性能的研究[D];北京交通大学;2010年
7 李文汇;电磁冲击器电磁场仿真与分析[D];昆明理工大学;2009年
8 唐霜露;磷石膏介电性及其微波热分解模拟仿真研究[D];昆明理工大学;2010年
9 李国;18-40GHz连续波行波管慢波电路仿真的研究[D];电子科技大学;2010年
10 李军;攀枝花钛铁矿微波辅助磨细试验研究[D];昆明理工大学;2009年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄元盛,刘正义,瞿全炎,丘万奇;CVD金刚石薄膜晶粒尺寸对热导率的影响[J];兵器材料科学与工程;2001年04期
2 姚列明,杨中海,肖礼;行波管电子枪设计中的热分析[J];电子科技大学学报;2005年04期
3 白安永,莫元龙;实用翼片加载螺旋线模型的分析及优化[J];电子科技大学学报;1996年04期
4 王基奎;螺旋线慢波结构的散热能力分析[J];电子学报;1982年06期
5 张国兴,戴卢富,刘准;MAFIA软件模拟三维耦合腔慢波结构[J];电子学报;1997年06期
6 王自成,陈庆有,吴鸿适;带状螺旋慢波结构色散的研究[J];电子学报;1999年03期
7 王自成,陈庆有,吴鸿适;带状螺旋慢波结构耦合阻抗的研究[J];电子学报;1999年09期
8 宫玉彬,覃志东,王文祥,蓝永海,黎晓云;环板行波管互作用区的热分析[J];电子学报;2002年12期
9 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
10 赵兴群,张国兴,孙小菡,丁东,谢锴;脉冲螺线行波管热状态分析及ANSYS模拟[J];电子学报;2004年06期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 肖舒;等离子体填充介质Cerenkov振荡器和耦合腔链研究[D];电子科技大学;2001年
2 李斌;行波管幅相一致特性研究[D];电子科技大学;2003年
3 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
4 张勇;盘荷波导、脊加载盘荷波导和螺旋带慢波系统特性研究[D];电子科技大学;2003年
5 朱小芳;螺旋线慢波系统高频特性理论分析与数值模拟[D];电子科技大学;2007年
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1 张勇;翼片加载螺旋线慢波结构特性研究[D];电子科技大学;2002年
2 王瑞敏;一种圆锥形陶瓷微波输出窗的模拟分析[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2005年
3 吴节险;慢波结构的设计及其微波特性研究[D];兰州大学;2006年
4 孙淼;耦合腔行波管慢波结构的热分析与冷测特性的模拟计算[D];电子科技大学;2006年
【二级引证文献】
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1 陆德坚;王自成;刘濮鲲;;准周期边界条件法在耦合腔结构高频特性研究中的应用[J];电子与信息学报;2008年11期
2 李昊;田进寿;李岩;王超;温文龙;王俊锋;王兴超;;条纹管行波偏转特性[J];光子学报;2013年07期
3 姚雅婷;缪旻;;内嵌于多层封装基板的折叠波导慢波结构设计[J];北京信息科技大学学报(自然科学版);2014年01期
4 杨旭东;杨乾乾;苏媛媛;;行波管螺旋线缠绕机张力控制系统的设计[J];中国制造业信息化;2010年19期
5 姚列明;霍中生;李业凤;;课题型物理实验的教学实践——功率器件的散热研究[J];实验技术与管理;2011年03期
6 吴夏君;杨军;吕国强;贺兆昌;张文丙;;螺距跳变技术优化行波管电子效率的研究[J];现代电子技术;2011年13期
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1 文杰;单频多模磁绝缘线振荡器的理论与实验研究[D];中国科学技术大学;2011年
2 岳玲娜;同轴加载圆波导慢波系统的研究[D];电子科技大学;2005年
3 姚列明;微波管的热分析[D];电子科技大学;2007年
4 高喜;具有金属光子带隙结构的相对论Cherenkov辐射源研究[D];电子科技大学;2009年
5 沈飞;微带型慢波结构的研究[D];电子科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈仕虎;回旋管横向输入输出结构设计[D];电子科技大学;2011年
2 刘春兴;3毫米梯形慢波系统EIO研究[D];电子科技大学;2011年
3 彭斓;微波管电磁聚焦系统CAD技术[D];电子科技大学;2011年
4 徐升;行波管电子枪阴极组件热分析及二次开发[D];电子科技大学;2011年
5 巩峰;行波管夹持杆衰减涂层轴向衰减分布测试系统的软件设计[D];电子科技大学;2011年
6 刘培印;遗传算法在螺旋线行波管优化设计中的应用[D];电子科技大学;2011年
7 刘之畅;高可靠行波管结构分析技术研究[D];电子科技大学;2011年
8 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
9 吴文状;行波管设计方法的改进与优化[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2007年
10 陆德坚;Ka波段毫米波行波管高频结构的研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 白安永,莫元龙;实用翼片加载螺旋线模型的分析及优化[J];电子科技大学学报;1996年04期
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9 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
10 李智慧,唐靖宇,张伦;有限积分理论(FIT)及其在腔体计算中的应用[J];强激光与粒子束;2002年01期
【相似文献】
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2 朱国良;计算机回归分析在新品研制和生产实践中的应用(Ⅰ)[J];低压电器;1995年04期
3 李占才,刘春燕;AutoCAD三维图形剖切功能的实现[J];计算机应用与软件;1996年01期
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4 张洪顺;;浅析CAD技术在汽车现代设计方面的应用[A];第四届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2007年
5 杨安;葛胜锦;潘长平;洪小锋;;基于中望CAD平台的二次开发技术[A];中国公路学会计算机应用分会2010年学术年会论文集[C];2010年
6 王书文;;螺旋型螺旋体的CAD造型[A];苏州市自然科学优秀学术论文汇编(2008-2009)[C];2010年
7 陈勇刚;;柳海煤矿副井续建凿井布置方案及CAD软件的运用[A];安全高效矿井建设与开采技术——陕西省煤炭学会学术年会论文集(2010)[C];2010年
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中国重要报纸全文数据库 前10条
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4 本报记者 谢桂珍;浩辰CAD2009全球发布[N];机电商报;2009年
5 高晰冰;浩辰CAD签约徐工集团 工程机械信息化刮起“中国风”[N];机电商报;2009年
6 木雪;中望收购美国CAD软件致力研发三维设计[N];中国建设报;2010年
7 ;苏州浩辰CAD协同解决方案[N];中国计算机报;2010年
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9 本报记者 徐恒;CAD:深度集成加速 向PLM转型[N];中国电子报;2008年
10 徐恒;国内CAD企业应寻求三维突破[N];中国电子报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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7 陈晗鸣;基于PDM船舶CAD/CAE集成系统研究[D];中国舰船研究院;2012年
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9 许佳音;基于CAD变量几何法并联机床加工复杂曲面的关键技术研究[D];燕山大学;2010年
10 沈莞蔷;CAD中变次数B样条的理论及其应用研究[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王军;钣金展开CAD图形代码处理技术[D];西安电子科技大学;2010年
2 段晓霞;规范化的发动机主要零部件CAD系统开发研究及应用[D];中北大学;2011年
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4 赵德金;基于Pro/E的齿轮CAD系统的研究与开发[D];延边大学;2010年
5 李静芳;参数曲线曲面在服装CAD中的造型研究[D];浙江理工大学;2010年
6 张秀平;Pro/E环境下钻削类组合机床主轴箱CAD系统的研究[D];河北农业大学;2011年
7 宋立爽;基于UG的同步带传动CAD系统的研究[D];河北农业大学;2010年
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9 姚立民;面向广域网络的桥式起重机参数化CAD/CAE一体化系统研究与应用[D];中北大学;2011年
10 杨冬营;铁路中间站平纵横集成式CAD系统研究[D];西南交通大学;2010年
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