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倒同轴膜片加载圆波导高频特性研究

作　者: 滕军
导　师: 魏彦玉
学　校: 电子科技大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: 倒同轴结构 慢波系统 色散方程 耦合阻抗 注-波互作用 小信号增益
分类号: TN124
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


行波管的慢波系统是行波管的一个核心部件,它的性能优劣直接决定了行波管的整体性能。寻求新型慢波结构的主要困难来自于系统开敞性与封闭性的矛盾。减弱色散、增加带宽要求结构在一定尺寸范围内增加开敞性;反之,改善热耗散,提高功率容量,则希望结构具有金属封闭性。本论文旨在传统膜片加载波导理论分析的基础上,寻求一种在相对较宽的频带内获得大功率的系统。在同轴导体系统的内导体上,周期地加载膜片可构成一种慢波结构,我们称之为倒同轴高频结构,它具有频带宽,加工方便等特点;这是一种封闭性结构,为了进一步提高性能,如果在外导体上开缝隙,将构成一种开放式倒同轴高频系统。本论文就针对封闭型倒同轴膜片加载结构以及开放式倒同轴系统进行研究,得出它们的色散方程和耦合阻抗表达式以及注-波互作用“热”色散方程,并通过数值模拟进行了大量计算,得出一些有意义的结论。主要研究工作和创新点如下:1、分析了倒同轴矩形槽膜片加载圆波导结构的高频特性。用场论的方法分析了矩形倒同轴圆波导系统中的场,同时考虑快波和慢波,利用加载区的场匹配条件以及中心互作用区与加载区的场匹配条件,获得矩形倒同轴圆波导结构的色散方程.利用该色散方程得出的色散特性与HFSS仿真软件模拟结果良好符合.通过数值计算分析了不同结构参数对色散特性影响。分析了内导体加载槽深度和加载模片宽度对色散特性和耦合阻抗的影响。2、对倒同轴矩形槽膜片加载圆波导结构的注-波互作用线性理论进行研究。采用场论的方法,得到了小信号条件下的“热”色散方程。考察了电压,电流及电子注半径对增益和带宽影响,并分析了加载膜片深度和模片宽度对增益的影响。3、获得了倒同轴任意形槽膜片加载慢波结构统一形式的色散方程和耦合阻抗表达式,在此基础上,研究了不同膜片加载形状对此慢波系统特性的影响。4、研究了开放式倒同轴膜片加载圆波导结构系统。分别得出缝隙区、中心区和膜片加载载区的场表达式,并利用各区交界面的场匹配条件,获得了开放式倒同轴膜片加载圆波导结构的色散方程;同时,对此结构中填充电子注时的注-波互作用线性理论进行了研究,推导出了小信号条件下的“热”色散方程。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-19
  1.1 微波真空电子器件概述  9-10
  1.2 微波源研究动态  10-13
    1.2.1 微波源概述  10-11
    1.2.2 相对论行波管研究概述  11-13
  1.3 微波源中慢波系统研究现状  13-17
    1.3.1 螺旋槽慢波线  13-14
    1.3.2 π型慢波线  14-15
    1.3.3 曲折波导慢波线  15
    1.3.4 膜片加载波导慢波线  15-17
  1.4 本论文的主要工作与创新  17
  1.5 整个学位论文的组织  17-19
第二章 倒同轴矩形槽膜片加载圆波导高频特性  19-27
  2.1 引言  19
  2.2 物理模型  19-21
    2.2.1 倒同轴矩形槽膜片加载圆波导慢波结构  19
    2.2.2 各区场的分析  19-20
    2.2.3 边界匹配条件及色散方程  20-21
  2.3 数值模拟及分析  21-26
    2.3.1 色散的分析  21-23
    2.3.2 耦合阻抗  23-26
  2.4 小结  26-27
第三章 倒同轴矩形槽膜片加载圆波导行波管注波互作用的线性理论  27-37
  3.1 引言  27
  3.2 “热”色散方程  27-31
    3.2.1 各区场表达式  27-29
    3.2.2 匹配条件和“热”色散方程  29-31
  3.3 数值模拟及分析  31-36
    3.3.1 电子注参数对互作用的影响  31-34
    3.3.2 慢波结构参数对互作用的影响  34-36
  3.4 小结  36-37
第四章 倒同轴任意槽形膜片加载圆波导的高频特性  37-49
  4.1 引言  37
  4.2 色散方程的推导  37-42
    4.2.1 对任意形状槽内场的分析  38-40
    4.2.2 中心互作用区场分布及边界条件  40-42
  4.3 耦合阻抗  42
  4.4 色散特性计算及讨论  42-47
  4.5 小结  47-49
第五章 开放式倒同轴膜片加载圆波导高频特性  49-59
  5.1 引言  49
  5.2 物理模型  49-53
    5.2.1 开放式倒同轴膜片加载圆波导慢波结构  49-50
    5.2.2 各区场的分析  50-51
    5.2.3 边界匹配条件及色散方程  51-53
  5.3 “热”色散方程  53-58
    5.3.1 各区场表达式  53-55
    5.3.2 匹配条件和“热”色散方程  55-58
  5.4 小结  58-59
第六章 总结  59-60
致谢  60-61
参考文献  61-64
硕士期间取得的研究成果  64-65

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 真空电子技术 > 微波电子管 > 行波管
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