【摘 要】
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当前微波器件向高频率、高功率、小型化方向发展,固态电子器件虽然在低频段领域有霸主般的地位,但在高频应用中有着功率低,带宽窄等缺点;而真空电子器件虽然功率大、工作频段宽,但是体积大,加工难度大。平面行波管体积小,高效率、宽频带、易加工,同时具备两者的优势,是真空电子学的一重要研究方向。因此开展微带线行波管研究,为新型行波管提供技术支撑具有重要意义和价值。本文的主要研究内容如下:（1）设计一种以金刚石
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当前微波器件向高频率、高功率、小型化方向发展,固态电子器件虽然在低频段领域有霸主般的地位,但在高频应用中有着功率低,带宽窄等缺点;而真空电子器件虽然功率大、工作频段宽,但是体积大,加工难度大。平面行波管体积小,高效率、宽频带、易加工,同时具备两者的优势,是真空电子学的一重要研究方向。因此开展微带线行波管研究,为新型行波管提供技术支撑具有重要意义和价值。本文的主要研究内容如下:（1）设计一种以金刚石介质作为支撑杆的W波段U型微带线行波管。首先利用HFSS和CST电磁仿真设计软件研究了W波段微带线慢波结构的电磁特性,然后通过PIC粒子仿真研究注波互作用。仿真结果为:在86 GHz-90GHz内,S11小于-15 d B,S21平均为-8 d B,在88、89 GHz增益达到最大,电压增幅11倍,即最大功率增益为20.8 d B。（2）在上述研究基础上探索实现具有多通道信号输出的微带线行波管,该行波管仿真结果:在93 GHz-97 GHz内,S11小于-15 d B,S21平均为-8 d B,在95.5GHz增益达到最大,电压增幅7倍,即最大功率增益为16.9 d B。（3）根据W波段U型微带线行波管需求研究配套的电子光学系统,设计带状注电子枪用以发射所特定的形状以及电流的电子注,然后设计周期永磁聚焦系统（PCM）控制电子注轨迹以保证注-波互作用的有效进行。（4）最后,开展了加工和装配实验,探索研究了微带线行波管的加工工艺和装配工艺。首先加工测量了W波段的盒型窗,测试结果和仿真匹配。其次分别使用电火花加工技术和飞秒激光切割技术加工微带线,采用用溅射镀铜和电镀铜实现微带线表面铜层,对比分析各个工艺的优劣。最后对加工成品进行测试,测试结果与预期相差较大,文中给出了原因分析和改进计划。
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