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介质加载同轴膜片圆波导慢波特性的研究

詹鑫伟  
【摘要】:随着无线电通信和现代军事技术的发展,微波电真空器件得到一定的发展。半导体器件和集成电路的问世,使得普通电真空电子管的地位一落千丈,也使中小功率微波电真空器件面临严峻的挑战。但是,大功率又成了半导体器件发展的瓶颈,而集成电路与微细加工技术的发展又为电真空器件的发展奠定了基础,使其能发挥大功率的特点。行波管以其高增益、大功率、宽频带的特点,在大功率微波器件中有很重要的地位。慢波系统是行波管中进行注波互作用实现能量交换的核心部件,它的优劣直接影响行波管的性能。 本文研究了一类介质加载同轴膜片圆形波导慢波结构。考虑了在慢波结构周期膜片间和中心轴上两种加载介质方式。本文将从理论分析和软件仿真两个方面对其进行分析。本论文的主要工作和创新如下: 1、对介质加载同轴膜片圆波导进行了研究,用场匹配的方法推导了该结构的“冷”色散方程及耦合阻抗表达式,并对理论值和仿真值进行了比较,结果吻合良好,验证了色散方程的正确性。并数值分析了该慢波结构的高频特性随系统参数(相对介电常数、槽深等)的变化规律。结果表明:增加介质介电常数、槽深可以降低相速,增大耦合阻抗。 2、对具有中心介质棒的膜片圆波导进行了研究,用场匹配的方法推导了该结构的“冷”色散方程及耦合阻抗表达式。数值分析了该慢波结构的高频特性随系统参数(相对介电常数、槽深等)的变化规律。增加槽深、周期长度可以降低相速,增大耦合阻抗。 3、用场匹配的方法推导了具有中心介质棒的膜片加载圆波导的“冷”色散方程及耦合阻抗表达式,并用数值计算程序及HFSS做了大量的计算分析,结果表明:中心加载介质棒且在膜片间周期加载介质的结构,与不加介质棒结构和膜片间无介质加载结构相比有的相速;相邻膜片介质加载结构比相间膜片介质加载结构的相速也要低。


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