具有截止圆波导的盒形窗的研究

论文摘要

微波电子管输出窗（简称微波窗）是微波电子管的一个重要组成部分，它除了起密封作用外，同时也保证微波能量的顺利输出。盒形窗陶瓷表面电场较弱，故承受高峰值功率能力较强，而且它结构简单，工艺上易于实现，同时具有较宽的冷测带宽。此外，在结构上便于加水套通水冷却，故被广泛地应用在行波管、速调管及磁控管中。在以前对盒形窗的研究中，针对的都是常规波导，也就是在H10矩形波导中插入了一段H11模式的圆波导，其中圆波导和矩形波导都是工作在传播状态下。到目前为止，还没有对圆波导工作在截止状态下的盒形窗的理论研究。在本论文里，我们对具有截止圆波导的盒形窗进行了理论分析，找到了计算这种盒形窗驻波系数的方法，计算结果与模拟结果能很好地吻合。本论文的主要工作：对常规盒形窗的理论方法做了介绍，并对其中不合理处进行了改进；分析了用于计算盒形窗驻波系数的阻抗比n，将其与实测值做了简单比较，然后用改进后的方法做了大量计算，并把计算结果与HFSS模拟所得结果绘制出来，直观地表示出阻抗比n的选择与高频部分出现的较大误差有关；还给出了场在常规盒形窗中的分布情况。在对用于计算盒形窗驻波系数的各参数做了分析，掌握了在圆波导工作于截止状态时各参数的改变，并分析了这些改变对计算公式的影响后，找到了用于计算具有截止圆波导的盒形窗的驻波系数的方法。本文还对特殊结构的方—圆波导不连续阶跃电纳进行了修正。之后对各种尺寸的盒形窗做了大量的计算，计算所得驻波系数与HFSS模拟所得结果做了比较，二者符合较好。使用HFSS分析了盒形窗的结构参数对驻波系数的影响，绘制了大量曲线图，可以根据需要的频率特性选择所对应的尺寸。应用前文得出的方法计算在两端接标准矩形波导的具有截止圆波导的盒形窗，计算与模拟结果吻合地很好。利用HFSS得到了两种较好的结构，分别有利于低频、高频部分的性能。最后对结构一进行了改进，使得高频部分性能进一步提高，并给出了这种结构计算、模拟以及实测数据的曲线图，三者能很好地吻合。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 输出窗的发展现状
• 1.2 微波波导窗的分类及基本要求
• 1.3 影响盒形微波输出窗性能的因素
• 1.4 盒形窗的各种研究方法
• 1.4.1 等效电路法
• 1.4.2 其他方法
• 1.5 本论文的研究内容和意义
• 第二章 输出窗分析方法
• 2.1 引言
• 2.2 常规盒形窗微波等效电路理论分析
• 2.3 盒形窗中的场
• 2.4 关于阻抗比的问题
• 2.5 模拟值与计算值
• 2.6 小节
• 第三章 具有截止圆波导的盒形窗的分析方法
• 3.1 截止波导简述
• 3.2 具有截止圆波导的盒形窗的微波等效电路理论分析
• 3.2.1 一段截止波导对应的归一化转移矩阵
• 2以及1/m²前的负号的由来'>3.2.2 m²以及1/m²前的负号的由来
• 3.2.3 x的计算公式
• 3.2.4 n的计算公式
• 3.2.5 驻波系数的计算
• 3.3 盒形窗中的场
• 3.4 模拟值与计算值
• 3.5 结论
• 第四章 各参数对盒形窗驻波系数的影响
• 4.1 截止圆片的厚度、位置
• 4.1.1 对称时的情况
• 4.1.2 非对称时的情况
• 4.2 矩形波导高度的变化对盒形窗驻波系数的影响
• γ对盒形窗驻波系数的影响'>4.3 介质圆片的电介常熟ε_γ对盒形窗驻波系数的影响
• 4.4 圆波导长度对盒形窗驻波系数的影响
• 4.5 圆波导直径对盒形窗驻波系数的影响
• 4.6 矩形波导宽边a对盒形窗驻波系数的影响
• 4.7 结论
• 第五章 两端接标准矩形波导时盒形窗的研究
• 5.1 突变的结构（直接接上标准波导）
• 5.1.1 盒形窗两端接标准矩形波导时的场
• 5.1.2 盒形窗两端接标准矩形波导时的理论计算
• 5.1.2.1 结构一（l=4.25mm,6=30、31、32mm）
• 5.1.2.2 结构二（l=3.25mm,6=30、31、32mm）
• 5.1.2.3 k变化时的情况
• 5.1.2.4 t变化时的情况
• 5.2 渐变的结构
• 5.3 结论
• 第六章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 作者攻硕期间取得的成果