行波管输能装置的理论与实验分析

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1、目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯IAbstract．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．III第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．1微波电真空器件和行波管的背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．11．2行波管的发展历史与现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．21．3行波管工作基本原理和结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯51．4本文研究目的、内容和结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7第二章行波管耦合输能结构的基本原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯92．1传输线与波导基本特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2、⋯⋯⋯⋯．92．1．1不均匀性及等效电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯92．1．2均匀传输线的特性阻抗乜1⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．92．1．3螺旋线的特性阻抗Ⅲ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．112．2几种常用波导耦合输能结构∞1⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯132．2．1盒型窗阶梯变换过渡的波导结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．132．2．2外接式波导转换结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．132．2．3盒型窗连续过渡式波导结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．142．3波导耦合结构分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．142．3．1螺旋线到波导的转换⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1

3、42．3．2月牙形天线的耦合输能结构分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．152．3．3BJl20波导的基本特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯162．3．4圆盒形窗⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯172．3．5渐变波导的尺寸调整⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．182．3．6电容台阶膜片⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．192．3．7金属细丝深入波导的电抗计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯202．3．8短路活塞的功能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯212．3．9螺线特性阻抗的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．22东南大学工程硕士学位论文2．3．10月牙形翼片与窄波导耦合的等效电路分析⋯

4、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．242．4样管尺寸的验证，分析与讨论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯27第三章仿真分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯293．1CST软件简介n1J⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯293．1．1CST微波工作室简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．293．1．2有限积分法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯303．2仿真计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯323．2．1圆盒形窗的仿真⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯323．2．2渐变波导的仿真⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯323．2．3电容台阶膜片的仿真⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．333．2．4螺旋线和天线的

5、计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．343．3总结构的模拟和实验结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．34第四章实际装管及测量结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．364．1耦合输能系统的制作和冷测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．364．2影响驻波比的因素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．384．3整管测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯404．3．1测试方框图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．404．3．2测试系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯404．3．3直流特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯414．3．4高频特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯41第五章总结⋯⋯

6、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．42致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．43参考资料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯44笔者在攻读工程硕士学位期间发表的论文和学术成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯45作者简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯46II第一章绪论1．1微波电真空器件和行波管的背景微波电真空器件广泛用于微波通信系统、遥测系统、雷达、导航、电子对抗、生物医学、人造卫星、宇宙飞船等各个领域。特别是在军事领域，微波电真空器件占有非常重要的地位。审视本世纪的几次世界局部战争，可以看到微波电真空器件起到了关键作用。美国是世界上微波真空电子器件技术水平最先进的国

7、家，在微波真空电子器件技术领域处于领先地位，美国一直将微波大功率真空电子器件列为国防关键技术，积极推进其发展，美国国防部电子器件指导小组《真空电子学射频应用》报告指出：美国现有272种军事装备采用了19万支真空电子器件，其中海军应用占56％，空军占33％，陆军占11％。著名的“宙斯顿”系统(图1)一直采用微波电真空器件的方案，并且现在还是世界上公认的最好的防空系统。2008年12月美国国会否定了原打算在新型驱逐舰DDG一1000上采用固态有源相控阵雷达(SPY一3)替代原有“宙斯顿”雷达的方案，决定继续使用采用微波