【摘 要】
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螺旋线行波管在军用和民用领域应用广泛,如电子对抗、雷达、卫星通信及精确制导等,具有小体积、宽频带、高增益和高效率等优点。本文研究了螺旋线行波管的高频慢波结构冷参特性,设计并研制了2～18GHz超宽带螺旋线行波管。论文的主要工作如下:1)研究周期不均匀慢波系统场的特性。基于螺旋线导电面模型和螺旋带模型,考虑螺旋线纵向周期性空间谐波的影响,利用场匹配法推导了无翼片加载高频慢波结构的色散和耦合阻抗特性。
【机 构】
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中国电子科技集团公司电子科学研究院
【出 处】
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中国电子科技集团公司电子科学研究院
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螺旋线行波管在军用和民用领域应用广泛,如电子对抗、雷达、卫星通信及精确制导等,具有小体积、宽频带、高增益和高效率等优点。本文研究了螺旋线行波管的高频慢波结构冷参特性,设计并研制了2～18GHz超宽带螺旋线行波管。论文的主要工作如下:1)研究周期不均匀慢波系统场的特性。基于螺旋线导电面模型和螺旋带模型,考虑螺旋线纵向周期性空间谐波的影响,利用场匹配法推导了无翼片加载高频慢波结构的色散和耦合阻抗特性。分析了管壳、翼片、夹持杆与螺旋带厚度对高频特性的影响,并与HFSS模型进行了对比。2)基于螺旋线导电面模型对扇形金属翼片加载结构进行了分析。由于一般理论模型中忽略了螺旋线结构纵向周期性的空间谐波的影响,因此加入对螺旋线纵向周期性空间谐波影响的考虑,使理论模型进一步精确。分析螺旋线区否考虑角向周期性空间谐波对色散特性和耦合阻抗的影响,改变不同的慢波结构参量计算,并与HFSS模型进行了比较。结果表明,考虑螺旋线区域的角向周期性的模型色散和耦合阻抗精度更高。3)对2～18GHz超宽带行波管的高频慢波结构进行了研究。（1）在反常色散特性的基础上引入非翼片加载段的正常色散特性,设计2～18GHz超宽带高频慢波结构。（2）基于反常色散特性的翼片加载结构,采用螺旋线螺距正-正-负跳变,设计2～18GHz超宽带高频慢波结构。仿真结果表明,两种方案全频带基波输出功率达到100W,二次谐波抑制比优于-3d Bc,为超宽带大功率器件的设计提供了理论基础。输出端螺距调整为正渐变分布,能够进一步优化低频段二次谐波抑制比,提高高频段饱和输出功率。基于第二种方案,进行了制管试验,测试结果表明该种方案设计可以抑制二次谐波。当电压占空比为50%时,2GHz二次谐波抑制比小于-1.78d Bc,基波功率有30W左右。当连续波条件时,3～4GHz二次谐波抑制比小于-1.8d Bc;5～9GHz二次谐波抑制比小于-5d Bc。10～12GHz输出功率大于100W;13～18GHz输出功率较小。
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