q波段耦合腔行波管高频耦合系统研究

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1、摘要摘要本文通过CST微波软件仿真，研究了Q波段耦合腔行波管高频耦合系统。通过对BJ-400标准渐变波导模型的设计参量改变，进行优化，仿真合适的慢波耦合结构，加以分析、对比，选出满足Q波段行波管使用要求的波导耦合电气参数，并研制样管，验证仿真的耦合尺寸能否满足Q波段行波管的使用要求。在CST软件的模拟环境下，对BJ-400波导计算数据分析和对比，在VSWR和带宽一定的情况下，斜渐变过渡波导要求的过渡段长度最长，曲面过渡波导次之，阶梯渐变过渡波导最短。从实际加工和工艺流程条件基础上，曲面最复杂，阶梯次之，斜面易加工和装配，从研制周期和实用考虑，选择斜面

2、波导配合耦合腔慢波系统进行进一步的研究。通过调整Q波段行波管高频输入段过渡耦合腔的加载头高度和耦合槽角度来仿真高频系统与斜面过渡波导的匹配。过渡耦合腔腰形槽在靠近短路块一侧时，匹配性能要优于过渡耦合腔腰形槽在短路块相对的180度一侧。匹配好的过渡耦合腔腰形槽比主耦合腔腰形槽张角要大。在参量改变的情况下，选取恰当的耦合腔腰形槽角度、内外加载头高度及半径、耦合腔壁厚，设计研制样管，考证计算结果的准确性。对输入段计算和实际冷测结果进行比较，考虑实际零件加工和装配焊接误差，测试结果略偏大，仿真的电参数与模拟结果的基本一致，验证了CST模拟手段的有效性。由于时

3、间和工艺难度关系，只能把行波管输入段优化的驻波曲线与项目要求的行波管的冷测驻波曲线进行比较，验证设计结果的准确性。关键词：微波工作室,Q波段耦合腔行波管,高频耦合系统,过渡波导IABSTRACTABSTRACTTheenergycouplingsystemoftheQbandcoupledcavitytravelingwavetube(CCTWT)wasinvestigatedbyusingamircrpowavesimulationtools,MicrowavestudioCST.Thecouplingsystemthatconnectingthe

4、slowwavestrucyure(SWS)andtheBJ-400standardrectangularwaveguideweredesignandoptimized.Theelectricparametersofthecouplingsystemweredeterminedafteranumberofnumericalcalculationandanalysis.Aengineeringprototypetravelingwavetubewasdevelopedtovalidatetheperformanceofthecouplingstruct

5、ure.Differenttypesofthewaveguidetransitionswereanalyzedandcompared.Giventhevalueofvoltagestandingwaveratio(VSWR)andbandwidth,thelineartaperedwaveguidetransitionhasthelongestlength.Thelengthofthedual-arcwaveguidetransitionisshorterandthelengthofthesteptaperedwaveguidetransitioni

6、sshorest.Howerer,thefabricatingprocessofthedual-arctaperedwaveguideismostdifficultinthethreetypesofwaveguide.Thefabricatingprocessofsteptapedwaveguideiseasierandthelinearandthelineartaperedwaveguideistheeasiestone.Considerthefabricatingdifficultandpracticalfacor,thelineartapere

7、dwaveguidetransitionwasclosenintheexperiment.TheirislengthandcouplingslotangleofthecouplingcavitywereadjustedtoobtainanoptimalmatchbetweenSWSandthelineartaperedwaveguidetransition.Thematchisgoodwhenthekidneyshapecouplingslotissetclosetotheshortingplane.Theslotangleofthecoupling

8、cavityshouldbelittlelargerthantheslotangleinordinarySW