微波信号在螺旋线行波管中传输技术的研究

论文摘要

行波管是微波/毫米波电真空器件中最重要的器件之一,它具有高功率、高增益、高效率、宽频带等优点,在通信、雷达、电子对抗等领域中得到了广泛的应用。作为螺旋线行波管重要应用之一的空间行波管是星载转发器和星载合成孔径雷达发射机的关键部件,在高频高功率领域起着不可替代的作用,随着航天事业的发展,我国对从C波段到Ka波段的各型号空间行波管都提出了迫切的需求。本学位论文在“某型号K波段空间行波管研制”课题项目的指导下,基于许多前辈研究学者们辛勤研究成果的基础上,对螺旋线行波管高频系统进行了部分研究工作。主要工作和创新之处如下:1、针对螺旋线行波管高频系统中的耦合结构进行了研究。在传输线理论的基础上,利用CST MWS三维电磁场仿真软件设计出了工作在K波段某型号空间行波管的输入输出耦合结构。输入输出耦合结构的驻波系数在整个频带内仿真结果小于1.5;同时对该输入输出耦合结构进行了实测验证。对比仿真结果和实测数据表明,利用CST MWS仿真设计螺旋线行波管耦合结构不仅可以满足实际工程的要求,而且可以有效降低设计成本,缩短设计周期。2、以改善衰减器的匹配性能为目的,利用微波检测的方法,对螺旋线行波管衰减器的匹配性能进行检测。通过测试衰减器的相对衰减量分布曲线,并将其和衰减器的驻波系数进行对比,获得相对衰减量分布曲线与衰减器驻波系数的对应关系。因此,在实际检测中,通过测试衰减器相对衰减量分布曲线能够快速,有效的检测衰减器的匹配性能并为衰减器制作工艺的改进提供有力依据。3、对螺旋线行波管慢波结构进行研究,利用行波法测量螺旋线慢波结构的色散特性和耦合阻抗,并将实验结果和理论数据进行对比分析,色散特性的实测结果和理论计算对比误差小于5%,耦合阻抗的实测结果和理论计算对比误差小于20%,得出的结果表明,行波法测量色散特性和耦合阻抗是研究螺旋线慢波结构的有效手段。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 行波管概述
• 1.1.1 行波管的发展历史
• 1.1.2 行波管的基本结构和工作原理
• 1.2 螺旋线行波管耦合结构
• 1.3 螺旋线行波管衰减器
• 1.4 国内外有关慢波结构的研究现状
• 1.5 论文的结构安排
• 1.6 本章总结
• 第二章 行波管耦合结构的分析与设计
• 2.1 引言
• 2.2 耦合结构的选择
• 2.2.1 同轴型耦合结构
• 2.2.2 螺旋线—波导耦合器
• 2.3 实现良好耦合的方法
• 2.3.1 均匀传输线的特性阻抗
• 2.3.2 螺旋线的特性阻抗
• 2.3.3 耦合结构中不均匀性及其附加的不连续电抗
• 2.3.4 实现阻抗匹配的一些方法
• 2.4 耦合结构的设计
• 2.4.1 MWS仿真理论
• 2.4.2 同轴线与螺旋线的匹配
• 2.4.3 输入耦合器的设计
• 2.4.4 输出耦合结构的设计
• 2.5 本章小结
• 第三章 衰减器匹配性能的检测
• 3.1 引言
• 3.2 中小功率行波管常用的衰减器
• 3.3 衰减器的主要指标
• 3.3.1 衰减器总的衰减量
• 3.3.2 衰减器的匹配
• 3.4 衰减器匹配性能的检测
• 3.4.1 波导反射法测试原理
• 3.4.2 衰减器相对吸收量的测量
• 3.4.3 相对衰减量分布曲线与衰减器反射的对应关系
• 3.4.4 利用微波检测衰减器匹配性能的特点
• 3.5 本章小结
• 第四章 慢波结构参量的测量
• 4.1 引言
• 4.2 慢波结构的主要参量
• 4.2.1 色散特性
• 4.2.2 耦合阻抗
• 4.2.3 慢波系统的衰减
• 4.3 行波法测量色散特性
• 4.4 耦合阻抗的测量
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结
• 5.1 全文小结
• 5.2 下一步工作建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间所取得的研究成果