速调管微波同轴腔加载输出矩形波导滤波器

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分析了速调管圆柱同轴输出腔的TMn10谐振模式。通过增加输出腔内漂移管数目,增大通电子注的漂移管外径,同时减小无电子注漂移管尺寸,抑制了模式旋转,并有效地改进了各间隙处电场分布的均匀性。设计了工作于X波段,外Q值较小,工作模式为TM310模的单间隙速调管圆柱同轴谐振腔输出回路。用CST软件模拟得到了在谐振频率点,六个漂移管间隙中心轴向谐振电场极大值位置处的特性阻抗。针对上述谐振模式的速调管单间隙同轴腔加载有一组膜片的矩形波导滤波器输出回路,用冷测模拟法得到了腔内六个漂移管处平均间隙阻抗的频率特性曲线。间隙阻抗极大值约为3.5千欧姆,带宽较窄。通过该输出回路的群时延特性曲线,得到了输出回路的谐振频率并计算了输出回路的外Q值。
　　用等效电路法计算了间隙阻抗实部和虚部的表达式。间隙阻抗表达式中存在惟一未知量:腔内等效间隙中心到输出波导内横向膜片的等效长度。传统圆柱腔输出回路对该等效长度的求解方法不适用于圆柱同轴谐振输出腔。根据中心频率处,间隙阻抗虚部为零这一特点,提出了一种计算该等效长度的新方法,这种计算方法也可以应用于圆柱腔基模输出回路。将该等效长度代入间隙阻抗表达式,利用MATLAB编程语言计算得到了上述输出回路的间隙阻抗实部和虚部曲线,其结果与冷测模拟法计算结果非常接近,这表明上述等效长度计算方法的正确性。又用场分析法计算了上述模型的间隙阻抗实部,结果也与上述两种方法近似,只是略微偏小。
　　分别采用冷测模拟法与场分析法设计了带宽较窄,中心频率为9.80GHz,双间隙输出腔加载两组膜片矩形波导滤波器输出回路。冷测模拟法计算的间隙阻抗最大值在工作中心频率处,而场分析法计算的间隙阻抗最大值不在工作中心频率处,这可能是方法本身的局限性。
　　设计了工作中心频率为9.80GHz,双间隙同轴输出腔加载无膜片以及带一组电感膜片的波导滤波器输出回路。冷测模拟法计算得前者的3dB输出带宽约为0.98％,通过调整膜片,得到两者间隙阻抗频率特性曲线的3dB带宽分别增加到6.6%(马鞍形)和5.9%(平坦形)。与两组膜片情形比较,相对带宽增加约30多倍,间隙阻抗极大值下降约6倍。

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作者
刘田达;
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作者单位

内蒙古科技大学;

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授予单位内蒙古科技大学;
学科凝聚态物理
授予学位硕士
导师姓名董玉和;
年度 2013
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类速调管;设计和计算;
关键词
速调管微波同轴腔; TM310模; 间隙阻抗; 矩形波导滤波器;

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