毫米波空间行波管输能结构的设计

《毫米波空间行波管输能结构的设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、·研究与设-Vr"·毫米波空间行波管输能结构的设计姜勇。，肖刘，刘濮鲲，郝保良，李国超，杜朝海(1．中国科学院电子学研究所中国科学院高功率微波源与技术重点实验室，北京100190；2．中国科学院研究生院，北京100039)DesignoftheCouplerforMillimeter-WaveSpaceTWTJIANGYong～，XIAOLiu，LIUPu—kun，HAoBao—liang，LIGuo—chao一，DUChao—hai’(1_KeyLaboratoryofHighPowerMicrowaveSourc

2、esTechnologies，InstituteofElectronics，ChineseAcademyofSciences，Beijing100190，China；2．GraduateUniversityofChina，AcademyofSciences，Beijing100039，China)Abstract：Thestructureofcouplerformillimeter—wavespaceTWTisdesignedbydisassemblingthefullstructureintothreepartsw

3、hicharerespectivelydesignedtomeetmatchingrequirementinaspecifiedfrequencyband．ThestructureissimulatedbyHFSSinthispaper．Asaresult，thecoupler'sVSWRisgoodenoughtomeetthedesigntarget．Keywords：SpaceTWT；StructureofOutputcoupler；RFwindow；Millimeter—wave摘要：本文采用分段设计的方法，

4、将一个完整的盒型窗输出耦合结构分解为三部分，然后对这三部分分别进行匹配设计，最后将设计好的各部分组合成整体。利用HFSS软件对各段结构以及整体结构进行了仿真，结果表明这样设计出的盒型窗输出耦合结构在工作频带内可以很好的满足设计要求。关键词：毫米波；空间行波管；耦合结构；输能窗；驻波比中图分类号：TN124文献标识码：A文章编号：1002-8935(2009)O2—0024一O4毫米波螺旋线行波管工作频段高，行波管的体针对这些要求，本文利用HFSS软件仿真设计积以及内部各部件的尺寸都大大缩小，因而对加工了一个盒型窗耦合

5、结构。相对于同轴型输能窗耦合工艺精度及结构的稳定性提出了更加严格的要求。结构来说]，盒型窗结构的优势在于高频损耗更低，输能结构的性能对行波管效率和工作稳定性有重大而且由于不需要同轴线穿过输能窗，因此加工方便，的影响。输出耦合结构的反射以及插入损耗不但会可靠性更高；当然盒型窗结构的一个很大局限就是明显地降低输出功率，而且反射的功率会导致输出工作带宽较窄。但是在本文仿真中，通过合理设计，端慢波线发热，增加高频损耗，甚至还会烧毁衰减耦合结构的有效带宽完全可以满足实际需要，因此器，降低行波管的可靠性。同时由于卫星上空问和说明

6、对于某些带宽要求不是很高的行波管来说，盒能源的限制，空间系统很难提供输出功率很大的信型窗输能结构不失为一种好的选择。号源，这就要求输入耦合结构具有低的反射和插入l理论分析损耗指标。因此研究与设计高性能的输能结构，是由传输线理论可知，当特性阻抗分别为Z。和毫米波行波管适应空间应用的关键技术之一。Z的两种不同传输线直接相连时，只有当Z一Zz实际中对输能结构性能的要求主要有三点：一时，才能实现传输线间匹配。是要满足带宽要求，即在要求的工作带宽内，尽可能对螺旋线行波管而言，按螺旋导片模型，在考虑做到良好的匹配设计，使电压驻波

7、比尽可能低，二是介质支撑和金属屏蔽筒的影响时，螺旋线慢波结构耦合结构本身的高频损耗要低，减少传输过程中的的特性阻抗为口]：能量损失，三是耦合结构要易于加工，可靠性要强。Zo—Zo0×DLxO'SLC／asII(1)豳二式中，Zo。为忽略介质和屏蔽筒影响时的特性阻抗；导匹配，以及同轴线与同轴线匹配。O'DL为介质负载因子；。Lc和dsu分别为考虑屏蔽筒对这三部分匹配设计的要求是在要求的带宽范围等效电容和等效电感影响时的两个负载因子。(25～26GHz)内，电压驻波比小于1．25。对同轴线而言，当有一种各向同性的均匀介质

8、2．1慢波线结构与管外同轴线的匹配设计填充时，特性阻抗为：考虑到实际行波管中磁系统结构的尺寸限制，首先确定了同轴线外导体半径为a，根据实际加工6。n(2)工艺水平以及可靠性要求，确定同轴线内导体的半式中，D和d分别为同轴线外、内导体直径，和e径为b，由此可确定此段同轴线的特性阻抗Z0。分别为填充介质的相对磁导率和相对介电常数。此设计中螺旋线正常