收藏本站
《电子科技大学》 2003年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

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】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张长青;宫玉彬;龚华荣;魏彦玉;王文祥;;太赫兹翼片加载折叠波导行波管放大器的研究[J];半导体光电;2011年04期
2 ;[J];;年期
3 ;[J];;年期
4 ;[J];;年期
5 ;[J];;年期
6 ;[J];;年期
7 ;[J];;年期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
11 ;[J];;年期
12 ;[J];;年期
13 ;[J];;年期
14 ;[J];;年期
15 ;[J];;年期
16 ;[J];;年期
17 ;[J];;年期
18 ;[J];;年期
19 ;[J];;年期
20 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孙诗瑛;;微波慢波系统的计算机辅助设计及其特性参数的测量[A];1987年全国微波会议论文集(中)[C];1987年
2 孙自强;;耦合腔慢波系统色散特性的测量[A];中国电子学会真空电子学分会第十届年会论文集(上册)[C];1995年
3 孙自强;;耦合腔慢波系统色散特性的测量[A];1995年全国微波会议论文集(下册)[C];1995年
4 陈书;张祖泽;张勇;赵柏甲;;螺旋线慢波系统的2.5维非线性计算[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
5 宫玉彬;覃志东;王文祥;;一种新型同轴慢波系统的理论[A];2001年全国微波毫米波会议论文集[C];2001年
6 段兆云;宫玉彬;王文祥;魏彦玉;黄民智;;高功率宽带螺旋线行波管慢波系统的高频特性[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
7 甘犁;莫元龙;;多注耦合腔行波管慢波系统分析[A];中国电子学会真空电子学分会第十届年会论文集(上册)[C];1995年
8 龚海华;杨定义;张彦成;孟晓君;王娟;;大平均功率耦合腔行波管慢波系统的散热设计[A];真空电子与专用金属材料、陶瓷——金属封接专辑[C];2011年
9 董宏全;;不均匀慢波系统行波管中的高次谐波研究[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
10 许雄;魏彦玉;沈飞;殷海荣;刘洋;黄民智;徐进;王战亮;宫玉彬;王文祥;;正弦波导的电磁特性及其在太赫兹波段的应用[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 蓝永海;同轴螺旋槽慢波系统的研究[D];电子科技大学;2003年
4 徐翱;变周期慢波系统的研究[D];电子科技大学;2009年
5 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
6 黎泽伦;多注行波管慢波系统的研究[D];合肥工业大学;2008年
7 张开春;太赫兹频段扩展互作用振荡器研究[D];电子科技大学;2009年
8 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
9 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
10 路志刚;矩形波导栅行波放大器的研究[D];电子科技大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刁鹏;矩形栅慢波系统及输入输出结构的研究[D];电子科技大学;2010年
2 杨慧;翼片加载对螺旋线慢波结构特性的影响[D];电子科技大学;2010年
3 夏勇俊;具有中心导体轴的螺旋槽慢波系统及注—波互作用的研究[D];电子科技大学;2002年
4 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
5 岳玲娜;同轴膜片加载慢波系统的研究[D];电子科技大学;2003年
6 刘春兴;3毫米梯形慢波系统EIO研究[D];电子科技大学;2011年
7 赖生建;脊加载盘荷波导慢波系统的研究[D];电子科技大学;2003年
8 覃志东;环板行波管注波互作用及热力学特性研究[D];电子科技大学;2002年
9 王林柏;等离子体加载盘荷波导慢波系统的线性理论研究[D];电子科技大学;2004年
10 王冠军;矩形栅波导慢波系统的研究[D];电子科技大学;2005年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978