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新型螺旋翼片加载螺旋线慢波结构特性研究

作　者: 方弦
导　师: 蒙林
学　校: 电子科技大学
专　业: 等离子体物理
关键词: 行波管螺旋翼片色散曲线注-波互作用热分析
分类号: TN124
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

行波管是电真空器件中最重要的器件之一,具有宽频带、高增益、高功率等特点,在很多电子领域中得到广泛的应用。为了增大带宽、提高其输出功率,很多专家学者做出了长期不懈的努力,如改进分析方法和手段、优化结构模型、加工工艺等。但是,对于某一种行波管慢波结构来说,当确定其慢波结构,则基本性能参数也基本确定,在现有的基础上性能提升空间不大。为此,要整体的提升行波管的性能,需要创新性的提出新的慢波结构,并从理论分析、模拟仿真和实验等方面加以验证。本学位论文在是在此背景下,总结前辈专家学者理论和方法上,提出了一种新型的螺旋翼片加载螺旋线慢波结构,并对该结构模型进行了初步研究,本论文的主要工作如下:一、概述行波管的发展状况,同时总结提高宽带大功率行波管的性能面临的问题和挑战。二、提出一种新型的螺旋翼片加载螺旋线慢波结构,通过理论分析简化模型,推导慢波结构中的电磁场方程,并根据边界条件得到色散方程;同时从数值仿真方法,对不同尺寸的慢波结构进行仿真分析,得到的色散特性和耦合阻抗。三、对该慢波结构的注-波互作用情况进行了三维粒子模拟分析,验证了该慢波结构在加入电子束工作时的输出功率、增益、效率等结果。四、对该新型慢波结构和传统翼片加载螺旋线慢波结构的散热情况进行了理论分析和数值计算,并对以上两种慢波结构的散热进行了对比,结果表明,该新型慢波结构在散热、输出功率和系统稳定性等方面的性能提升较大。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-20
  1.1 行波管概况  8-11
    1.1.1 行波管的发展历史  8-9
    1.1.2 行波管的基本结构和工作原理  9-11
  1.2 螺旋线类慢波结构的类型和发展状况  11-15
    1.2.1 常规结构  11-12
    1.2.2 异形结构  12-13
    1.2.3 翼片加载结构  13-15
  1.3 螺旋线行波管影响功率输出的因素  15-19
    1.3.1 输入输出阻抗匹配的影响  15
    1.3.2 输入输出段的隔离及衰减的影响  15-16
    1.3.3 电子速度与相速度同步影响  16
    1.3.4 螺旋线设计和散热的影响  16-17
    1.3.5 夹持杆材料和散热的影响  17-18
    1.3.6 各部件加工和装配的影响  18-19
  1.4 本论文研究的内容和创新  19-20
第二章螺旋翼片加载螺旋线慢波系统高频特性研究  20-37
  2.1 引言  20-21
  2.2 螺旋翼片加载螺旋慢波系统的理论分析  21-29
    2.2.1 场分布及边界条件  21-27
    2.2.2 色散方程推导  27-29
  2.3 螺旋翼片加载螺旋慢波系统软件仿真模拟  29-36
    2.3.1 仿真模型  29-30
    2.3.2 色散特性  30-31
    2.3.3 耦合阻抗  31
    2.3.4 色散成型理论  31-33
    2.3.5 模拟结果与讨论  33-36
  2.4 本章小结  36-37
第三章翼片加载螺旋线慢波系统注－波互作用研究  37-43
  3.1 引言  37-38
  3.2 注－波互作用仿真  38-39
  3.3 仿真结果及分析  39-42
  3.4 本章小结  42-43
第四章翼片螺旋线行波管慢波系统的热分析  43-52
  4.1 引言  43-44
  4.2 结构模型  44
  4.3 各部件的热传导  44-46
  4.4 各部件接触面上的热传导  46-48
  4.5 各部件的装配设计与热分析计算结果  48-51
  4.6 本章小结  51-52
第五章纵向翼片加载螺旋线慢波结构模型的热分析  52-61
  5.1 引言  52
  5.2 各部件上的热传导  52-54
  5.3 各部件接触面上的热传导  54-55
  5.4 热分析计算结果  55-58
  5.5 螺旋翼片加载螺旋线慢波结构和纵向翼片加载螺旋线慢波结构散热的对比  58-60
  5.6 本章小结  60-61
第六章总结  61-63
致谢  63-64
参考文献  64-67
攻硕期间取得的研究成果  67-68

新型螺旋翼片加载螺旋线慢波结构特性研究

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