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《电子科技大学》 2004年
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螺旋线行波管中物理问题的研究

段兆云  
【摘要】:行波管是微波/毫米波电真空器件中最重要的器件之一,它具有高功率、高增益、高效率、宽频带等优点,在通信、雷达、电子对抗等现代军事电子装备中得到了广泛应用。本论文对螺旋线行波管的三个重要物理问题:螺旋线慢波系统的高频特性、返波振荡的抑制和自洽非线性注波互作用,进行深入而细致的研究。本论文的主要研究工作和创新之处在于: 一、建立了考虑螺旋带厚度、螺旋带宽度、螺旋带上真实面电流、任意数目任意形状的夹持杆和加载翼片的普适螺带模型,它不仅适用于窄螺旋带慢波系统,而且也适用于宽螺旋带慢波系统。在此基础上,采用严格的场论分析方法得到了螺旋线慢波系统的色散方程、耦合阻抗和衰减常数的表达式。 二、提出了一种新型的具有更高功率容量和较宽带宽的螺旋带慢波系统,即通过翼片加载的方法来拓展其带宽,同时在纵向使连续的夹持杆离散化,这样连续分布的夹持杆就演变成仅在螺旋带上存在的介质支撑,这些介质支撑可以通过焊接的方法与螺旋带和金属屏蔽筒紧密连接起来。这种结构保证了在高温的情况下不因热应力而引起介质支撑断裂,从而有利于改善螺旋线慢波结构的特性、增加散热和提高输出功率。建立了这类慢波系统的物理模型并进行了相应的理论分析,其结果与HFSS仿真结果吻合良好。 三、为了使行波管能够稳定可靠地工作,抑制各种自激振荡是最重要的措施之一,而抑制返波振荡尤为重要。本论文基于耦合模理论,全面地考虑了衰减器/切断、相速渐变/跳变和电子注的电位梯度等的影响,建立了抑制返波振荡的统一的自洽线性工作方程组,包括线路方程、运动方程和电流连续性方程,并给出了相应的边界条件。数值计算表明:增大渐变的强度,就可以增加起振长度,而且当渐变的强度增大到一定值时就不会产生返波振荡;当衰减器靠近输入段时,起振长度就随之减小;当增大衰减器的长度或减小衰减量时,相对起振电流随之减小,可见衰减器对起振条件确实有明显的影响。 四、在抑制返波振荡的方法中,改变聚焦磁场是一种比较好的方法,因为改变聚焦磁场几乎不会改变前向波的互作用条件,而会改变返波的互作用条件,因而既可以对返波振荡进行很好的抑制,又有利于提高效率。在前苏联学者瓦因斯坦的波导激励理论的基础之上,考虑了聚焦磁场等的影响,建立了电磁返波与电子注互作用的自洽线性工作方程组,给出相应的边界条件,并进行了数值计算,计算结果表明:在超宽带行波管中角向非对称空间谐波数增大时,起振长
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TN124

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前3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 高鹏;行波管再生反馈振荡器的研究[D];电子科技大学;2010年
3 徐立;微波管高频电路快速有限元理论与CAD技术研究[D];电子科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 杨敏;螺旋线行波管中衰减器的分析与研究[D];电子科技大学;2011年
2 刘瑞奇;宽带行波管中功率凹陷抑制的研究[D];电子科技大学;2011年
3 王丽;宽带螺旋线行波管的若干问题研究[D];电子科技大学;2011年
4 冯荣军;8.2~18GHz夹持杆衰减涂层轴向衰减分布测量系统[D];电子科技大学;2011年
5 吕明毅;行波管中高频特性与非线性理论的研究[D];电子科技大学;2007年
6 雷声媛;行波管中返波振荡的非线性理论研究[D];电子科技大学;2007年
7 李喆;螺旋线行波管反射振荡的研究[D];电子科技大学;2010年
8 蒋艺;矩形螺旋线慢波结构的研究[D];电子科技大学;2010年
9 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
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 莫元龙,谢仲怜;考虑谐波互作用的行波管自洽非线性理论和主要结果[J];电子科技大学学报;1996年06期
2 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
3 杨金生,张金玲,陈庆有,张晋林;提高行波管的返波起振电流[J];电子学报;2000年12期
4 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
5 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
6 雷文强,杨中海,廖莉,陈清礼;螺旋慢波电路高频特性的三维计算模拟[J];强激光与粒子束;2002年06期
7 段兆云,宫玉彬,王文祥,雷文强,蓝永海;考虑螺旋带径向厚度的螺旋线慢波系统的研究[J];强激光与粒子束;2002年06期
8 杨中海,李斌,廖莉,任俊杰,肖礼,雷文强;微波管CAD技术进展[J];真空电子技术;2002年04期
9 王文祥,宫玉彬,魏彦玉,余国芬,赵国庆;大功率行波管新型慢波线技术的进展[J];真空电子技术;2002年06期
10 邬显平;世纪之交的微波真空器件[J];真空电子技术;2003年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 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
2 黄志洵;孤立波理论与光孤子通信[J];北京广播学院学报(自然科学版);1997年03期
3 徐明星;吴立恒;;螺旋线慢波系统的参数模拟及分析[J];赤峰学院学报(自然科学版);2011年04期
4 邓壮;许睿;黄震;;行波管一维非线性单频注波互作用理论与计算机模拟[J];重庆工学院学报(自然科学版);2007年08期
5 刘伟;王金淑;高非;任志远;周美玲;;稀土-钼阴极二次电子发射性能研究[J];稀有金属材料与工程;2011年08期
6 宫玉彬,莫元龙;毫米波宽带TWT双交错慢波结构的理论[J];电子科技大学学报;1993年03期
7 黄华,常安碧,谭杰,马乔生,甘延青,江金生;强流相对论电子束群聚的空间电荷波理论分析[J];电子科技大学学报;2001年01期
8 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
9 段兆云,宫玉彬,王文祥;翼片加载螺旋线慢波系统的特性分析[J];电子科技大学学报;2003年04期
10 郭高凤,李恩,张其劭,李宏福;行波管“冷参数”测试技术的研究[J];电子科技大学学报;2005年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 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
4 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
5 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
6 董烨;董志伟;周海京;;任意轴对称周期慢波结构色散曲线的数值计算[A];第二届全国信息与电子工程学术交流会暨第十三届四川省电子学会曙光分会学术年会论文集[C];2006年
7 王记平;文光俊;金海焱;;2W级Ka波段毫米波功率放大器设计[A];中国通信学会第六届学术年会论文集(上)[C];2009年
8 李敬德;李宗超;曹鸣坤;;应用于加速器S波段2.6MW脉冲磁控管国产化[A];第八届全国医用加速器学术交流会论文集[C];2009年
9 蒲国胜;廖承恩;李庆绩;赵景瑞;;无截获栅控电子枪的三维模拟[A];1991年全国微波会议论文集(卷Ⅱ)[C];1991年
10 张合璧;;Magnicon的解析研究及其适用于单束或相控阵HPM战略防御探测和击毁再入导弹[A];1997年全国微波会议论文集(上册)[C];1997年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 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
4 殷毅;折叠型双脉冲—长脉冲调制器及其激光触发技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
5 胡玉禄;行波管注波互作用基础理论与CAD技术研究[D];电子科技大学;2011年
6 胡权;微波管电子光学系统数值模拟及CAD技术研究[D];电子科技大学;2011年
7 张长青;大功率毫米波折叠波导行波管的研究[D];电子科技大学;2011年
8 柴斌;回旋自谐振脉塞多模非线性理论研究[D];西南交通大学;2011年
9 辛琦;正弦波纹同轴布喇格谐振腔研究[D];西南交通大学;2011年
10 孔艳岩;静电场加载同轴结构小轨道相对论电子微波激射器研究[D];西南交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 郭宏政;CaTiO_3-NdAlO_3微波介质陶瓷的制备与性能研究[D];昆明理工大学;2009年
3 李斌;低电压磁控管的设计[D];电子科技大学;2011年
4 刘春兴;3毫米梯形慢波系统EIO研究[D];电子科技大学;2011年
5 叶珍;微波管输入输出窗及任意结构腔体有限元理论与CAD技术[D];电子科技大学;2011年
6 于云龙;轴对称周期永磁聚焦系统二维有限元分析[D];电子科技大学;2011年
7 王森;大功率宽带微波放大系统的研究[D];电子科技大学;2011年
8 高留安;螺旋线行波管及耦合腔行波管输入输出结构设计与优化[D];电子科技大学;2011年
9 杨敏;螺旋线行波管中衰减器的分析与研究[D];电子科技大学;2011年
10 王雷雷;光子晶体谐振腔的研究设计[D];电子科技大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄志洵;曲敏;;微波衰减测量技术的进展[J];中国传媒大学学报(自然科学版);2010年01期
2 刘盛纲;钟任斌;;太赫兹科学技术及其应用的新发展[J];电子科技大学学报;2009年05期
3 李斌;杨中海;李建清;黄桃;胡权;朱小芳;金晓林;胡玉禄;徐立;梁献普;马俊建;彭维峰;白春江;;微波管CAD技术进展[J];电子科技大学学报;2009年06期
4 马亚林;林祖伦;黄磊;;螺旋线行波管中螺距跳变幅度对输出功率的影响[J];电子器件;2006年02期
5 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
6 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
7 杨金生,张金玲,陈庆有,张晋林;提高行波管的返波起振电流[J];电子学报;2000年12期
8 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
9 徐立;李斌;杨中海;;一种基于高阶矢量叠层基函数去除复杂谐振腔三维有限元仿真中的伪直流模式的新方法[J];电子学报;2012年06期
10 宫玉彬,周咏冬,莫元龙,孙家鸿;毫米波双交错梯形耦合腔链的研究[J];电子学报;1996年03期
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10条
1 李斌;行波管幅相一致特性研究[D];电子科技大学;2003年
2 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
3 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
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 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
7 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
8 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
9 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
10 付成芳;带状束矩形螺旋线行波管的研究[D];电子科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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 谢建祥;椭圆螺旋线慢波结构高频特性研究[D];电子科技大学;2006年
3 雷声媛;行波管中返波振荡的非线性理论研究[D];电子科技大学;2007年
4 祝名桔;有限厚度螺旋线慢波结构研究[D];电子科技大学;2007年
5 金勇兵;行波管电子光学发射模型及数值模拟分析[D];电子科技大学;2007年
6 于兵芳;螺旋线行波管慢波结构及输入输出结构研究[D];电子科技大学;2007年
7 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
8 周行;行波管夹持杆衰减涂层沿轴衰减分布的测试[D];电子科技大学;2008年
9 袁宏阳;连续太赫兹波成像系统的应用研究[D];首都师范大学;2009年
10 何浩;螺旋线行波管的优化设计[D];电子科技大学;2010年
【二级引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 胡玉禄;行波管注波互作用基础理论与CAD技术研究[D];电子科技大学;2011年
2 高鹏;行波管再生反馈振荡器的研究[D];电子科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 杨敏;螺旋线行波管中衰减器的分析与研究[D];电子科技大学;2011年
2 刘瑞奇;宽带行波管中功率凹陷抑制的研究[D];电子科技大学;2011年
3 王丽;宽带螺旋线行波管的若干问题研究[D];电子科技大学;2011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
【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
2 莫元龙,谢仲怜;考虑谐波互作用的行波管自洽非线性理论和主要结果[J];电子科技大学学报;1996年06期
3 白安永,邹长民,莫元龙;谐波互作用的行波管二维自洽非线性理论[J];电子科技大学学报;1996年S1期
4 阎铁昌;螺旋耦合翼片慢波结构的研究[J];电子学报;1986年03期
5 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
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 魏彦玉,王文祥,余国芬,李宏福;一种新型圆弧形螺旋槽慢波结构的色散特性[J];电子学报;1999年06期
8 魏彦玉,王文祥,宫玉彬,孙嘉鸿,周鹏;任意槽形螺旋槽慢波结构的色散方程[J];电子学报;2000年07期
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
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 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
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 薛东海;王文祥;岳玲娜;魏彦玉;宫玉彬;;曲折矩形槽波导慢波系统的高频特性[J];真空电子技术;2006年03期
2 薛东海;王文祥;岳玲娜;魏彦玉;宫玉彬;;曲折圆形槽波导慢波系统的高频特性[J];强激光与粒子束;2006年09期
3 姚刘聪;刘韦;苏小保;;应用MAFIA软件改进行波管性能[J];真空科学与技术学报;2009年03期
4 樊会明;肖刘;韩博;苏小保;;螺旋带径向厚度对色散和耦合阻抗的影响[J];电子与信息学报;2007年02期
5 刘雪梅;张祖泽;常建庆;何浩;杨中海;;宽带行波管高频结构和互作用区的设计和实现[J];真空电子技术;2010年03期
6 岳玲娜,王文祥,魏彦玉,宫玉彬;同轴任意槽形周期圆波导慢波结构色散特性的研究[J];物理学报;2005年09期
7 黄宇;王琼;林浩冬;;介质加载开放式矩形波导慢波结构高频特性分析[J];四川文理学院学报;2009年02期
8 肖刘;苏小保;刘濮鲲;;螺旋带色散特性和耦合阻抗的精确计算[J];电子与信息学报;2007年03期
9 缪国兴;苏小保;;行波管高频参量对二次谐波的影响分析[J];微波学报;2010年S1期
10 樊会明;苏小保;;螺距对螺旋慢波系统色散和耦合阻抗的影响[J];真空电子技术;2007年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 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
4 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
5 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
6 赵士录;沈柏松;;6.5~18GHz连续波宽带大功率行波管研究[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
7 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
8 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
9 张国兴;邓蘅;包正强;;功率合成行波管的相位补偿[A];中国电子学会真空电子学分会第十三届学术年会论文集(下)[C];2001年
10 姚刘聪;刘韦;李实;苏小保;;应用MAFIA软件辅助设计改进行波管性能[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
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 山东 金明杰 马存兵 郎东风;2GC 2WH-01型微波发信系统的技术改造[N];电子报;2006年
2 本报记者 吴长锋;讷言敏行铸“天眼”[N];科技日报;2008年
3 ;非零色散位移单模光纤制备技术[N];科技日报;2007年
4 何珍宝;新型宽带通信光纤G.656技术和特性[N];人民邮电;2005年
5 中国工程院院士 韦钰;我的导师陆钟祚教授[N];光明日报;2002年
6 孟劲帆;周光明质量问题爱较真[N];解放军报;2004年
7 南京三乐集团有限公司 郑锦标;CAXA软件搭科研平台[N];科技日报;2004年
8 杨颜;把握时代方向的杨廉斯[N];国际商报;2003年
9 宇文;宇光今年生产经营“八个坚持”[N];经济信息时报;2007年
10 蓝蓝;杨廉斯:想尝到CDMA的美味[N];电脑报;2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 付成芳;带状束矩形螺旋线行波管的研究[D];电子科技大学;2009年
4 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
5 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
6 高鹏;行波管再生反馈振荡器的研究[D];电子科技大学;2010年
7 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
8 蓝永海;同轴螺旋槽慢波系统的研究[D];电子科技大学;2003年
9 谢鸿全;等离子体填充相对论行波管的基础理论研究[D];电子科技大学;2003年
10 李斌;行波管幅相一致特性研究[D];电子科技大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王冠军;矩形栅波导慢波系统的研究[D];电子科技大学;2005年
2 李宇;应用于微波管的双开槽叶片加载慢波结构的研究[D];山东大学;2007年
3 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
4 谢建祥;椭圆螺旋线慢波结构高频特性研究[D];电子科技大学;2006年
5 于海波;应用于真空电子管的矩形栅慢波结构冷特性的数值模拟[D];山东大学;2007年
6 唐亮;耦合腔行波管的计算方法[D];电子科技大学;2007年
7 蒋寒明;慢波结构在线冷测系统研究[D];电子科技大学;2008年
8 叶剑;行波管慢波结构的理论和实验研究[D];电子科技大学;2009年
9 祝名桔;有限厚度螺旋线慢波结构研究[D];电子科技大学;2007年
10 黄宇;开放式梳形槽波导慢波系统研究[D];电子科技大学;2007年
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