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《电子科技大学》 2008年
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矩形波导栅行波放大器的研究

路志刚  
【摘要】: 行波管是微波电真空器件中最主要的器件,广泛应用于毫米波雷达、制导、战略战术通信、电子对抗、遥感、辐射测量等领域,它的性能直接决定着武器装备的水平,因此对新型高功率短毫米波行波管的研究具有很重要的现实意义。本文从理论和实验两方面对一类新型的矩形波导栅慢波结构进行了深入的研究。主要工作和创新点如下: 一、研究了存在边墙的双矩形波导栅慢波结构。首先分析了结构尺寸对色散和耦合阻抗的影响;然后研究结构的趋肤损耗效应,得出槽深度和栅周期的比值决定了损耗的大小;最后建立了双矩形波导栅行波管的注-波互作用线性理论模型,研究了此类行波管的小信号增益特性。 二、为了在槽深度一定的前提下,降低相速,展宽频带,研究了脊、阶梯加载矩形波导栅慢波结构,获得了其色散方程和耦合阻抗的表达式,在此基础上,通过数值计算研究了此类慢波线的电磁波传输特性。 三、提出了在矩形波导栅的顶板上加载介质层以增加其带宽的建议,在理论上分析了介质参数对介质加载矩形波导栅慢波线高频特性的影响,以及用线性理论模型研究了这些参数对此类行波管性能的改变。 四、提出了分析任意槽矩形波导栅慢波结构的一种普遍分析方法,这一方法不仅适合于矩形槽栅慢波结构的分析,也适合于梯形、燕尾形、余弦形槽等的分析;利用此方法获得了任意槽矩形波导栅慢波结构的普遍色散方程和耦合阻抗表达式,在此基础上,研究了槽的形状对矩形波导栅慢波结构的高频特性的影响;同时,建立了分析任意槽矩形波导栅行波管的注-波互作用线性理论模型,研究了槽形状对小信号增益的影响。 五、从实验方面探讨了槽形状对矩形波导栅慢波结构高频特性的影响以及输入输出结构的耦合问题。采用分步加工的方法,成功制作了梯形、矩形、燕尾形槽慢波结构模型,对这些模型的色散特性进行了测量,测试结果验证了理论分析的正确性。同时,设计了工作在8mm、3mm波段的带输入输出结构的矩形波导栅慢波结构,并制作实验模型,测得其驻波系数、S_(11)参数以及色散曲线,结果与模拟值吻合良好。 六、为了进一步降低相速,研究了内开槽矩形波导栅慢波结构,用三维电磁模拟软件进行模拟,分析了结构尺寸对其色散特性和耦合阻抗的影响。 七、为了实现管内功率合成,提出了多排栅结构——光子晶体结构,这种结构可以实现多电子束工作。为了分析这种结构,提出了以平面波展开法为基础的基于积分方程的混合平面波展开法,通过数值计算求得了其色散特性和带结构。 八、在介质加载圆柱波导的基础上,研究了介质加载矩形波导结构。首先采用等效电路和场匹配的方法给出了介质加载矩形波导结构的色散方程和场分布,并通过计算R/Q值求得了电子束传输通过慢波结构激励的电磁波功率;然后分析了Dipole模式对电子束稳定性的影响,给出了电子束在偏离中心位置处传播时,产生的横向作用力;最后设计了采用介质加载矩形波导结构的功率源器件,其工作频率为7.8GHz,并进行了简单的实验测量,测试结果与理论计算值符合良好。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【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 高鹏;行波管再生反馈振荡器的研究[D];电子科技大学;2010年
2 许雄;正弦波导及其应用的研究[D];电子科技大学;2012年
3 徐捷;一类用于微波源的慢波结构研究[D];电子科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 舟婕;矩形栅慢波结构及输入输出装置的研究[D];电子科技大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 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
4 宫玉彬;路志刚;王冠军;魏彦玉;黄民智;王文祥;;带状束矩形栅毫米波行波管的研究[J];红外与毫米波学报;2006年03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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3 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
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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3 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
4 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
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6 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
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10 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
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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2 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
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6 王战亮;带状电子注的形成,传输与应用研究[D];电子科技大学;2010年
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9 桂林;光纤参量放大器中快慢光机理研究[D];北京邮电大学;2011年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赫英毅;毫米波段基于TE_(21)模差网络设计[D];中国工程物理研究院;2009年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 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
2 廖复疆;微型真空电子器件和太赫兹辐射源技术进展[J];电子学报;2003年09期
3 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
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7 宫玉彬;路志刚;王冠军;魏彦玉;黄民智;王文祥;;带状束矩形栅毫米波行波管的研究[J];红外与毫米波学报;2006年03期
8 许雄;魏彦玉;赖剑强;沈飞;刘洋;黄民智;宫玉彬;王文祥;;W波段千瓦级正弦波导行波管电磁系统的理论研究[J];中国科学:物理学 力学 天文学;2012年03期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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6 蔡军;W波段折叠波导慢波结构的研究[D];山东大学;2006年
7 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
8 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
9 殷海荣;光子晶体行波管研究[D];电子科技大学;2007年
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 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
2 廖明亮;毫米波新型曲折波导慢波结构的研究[D];电子科技大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
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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】
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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 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
6 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
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10 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
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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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
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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 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
2 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
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
4 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
5 高鹏;行波管再生反馈振荡器的研究[D];电子科技大学;2010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 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
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 蔡军;W波段折叠波导慢波结构的研究[D];山东大学;2006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
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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 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
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
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6 唐亮;耦合腔行波管的计算方法[D];电子科技大学;2007年
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8 滕军;倒同轴膜片加载圆波导高频特性研究[D];电子科技大学;2008年
9 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
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