螺旋线行波管中返波振荡的理论和仿真研究

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1、—一．——－吉４击少４成＊葦ＵＮＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣ专业学位硕±学位论文ＩＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳＦＯＲＰＲＯＦＥＳＳＩＯＮＡＬＤＥＧＲＥＥ／ｆ＊？、？／ｉ？＞、＾二一－＊－ｉ；蹇零＊ｊＩ．？＊＇ｏ＾ｊ＾．‘．．ＶＶ论支题目螺旋线行波管中返波振荡的理论和仿真妍究专业学位类别工程硕±学号２０１３２２０４０４：２３芭作者姓名王萌

2、发指营教师段兆云教授独剑性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使巧过的材料。与我＾同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：曰期：訓＞＿主斋发＾年ｒ月２居曰论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并

3、向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可论文将学位的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵）守此规定作者签名：ｊＬ导师签：言名％％吟片Ｓ；年曰期月曰乂分类号密级注1UDC学位论文螺旋线行波管中返波振荡的理论和仿真研究（题名和副题名）王萌发（作者姓名）指导教师段兆云教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称电子与通信工程

4、提交论文日期2016.04论文答辩日期2016.05学位授予单位和日期电子科技大学2016年06月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。TheoreticalAndSimulationResearchOnBackwardWaveOscillationInHelixTravellingWaveTubesAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAutho

5、r:MengfaWangSupervisor:ZhaoyunDuanSchool:SchoolofPhysicalElectronics摘要摘要螺旋线行波管是微波电子学中非常重要的一类器件，在很多领域中有着非常广泛的应用。然而，在行波管中有很多原因如各种非线性、不稳定性和寄生现象都会造成行波管工作不稳定，其中返波振荡是影响行波管工作稳定性的最重要的因素之一。本论文以相关项目为依托，对螺旋线行波管中返波振荡的基础理论进行了整理和总结，进而利用基于一维小信号模型的耦合模理论和基于二维小信号模型的波导激励理论对实际行波管中的返波振荡

6、起振情况进行研究，最后建立了螺旋线行波管中返波振荡影响因素数据库。本论文主要从以下三个方面展开工作：一、对返波振荡的相关基础理论进行研究。首先介绍了研究返波振荡的一维和二维理论，对求解微分方程组的主要步骤进行了说明，并且整理和总结了返波振荡参量和返波振荡起振电流的计算。这些理论是这篇论文的研究基础。二、利用理论对实际的螺旋线行波管中的返波振荡进行研究，并且预测其起振情况。首先用仿真软件HFSS对螺旋线行波管进行仿真，重点对高频系统的色散、耦合阻抗和衰减常数进行计算，确定起振点的频率等其他参数，然后结合具体的工作条件，对返波参量

7、进行计算，再将这些参量代入返波振荡微分方程组，用数值方法求解计算，得到起振长度，最后预测行波管的起振情况。预测结果与相关的实验结果完全一致，进一步证明了分析方法的正确。三、建立了返波振荡影响因素数据库。我们以一支行波管为基准，使其某一参量的数值在标称值附近改变，如螺旋线的螺距、螺旋线的内径、螺旋线的厚度、螺旋线的宽度、电子注半径、聚焦磁场的强度、聚焦磁场的周期等，研究不同因素对返波振荡相关参数的影响，然后分别从一维和二维理论进行对比分析，验证结论的正确性，最后将计算的结果进行整理汇总，建立返波振荡影响因素数据库。上述结论为设计

8、稳定工作的螺旋线行波管奠定了理论基础。关键词：螺旋线行波管，返波振荡，起振条件，数据库IABSTRACTABSTRACTHelixtravelling-wavetubes(TWTs)areveryimportantinmicrowaveelectronicsandhavebe