[發(fā)明專利]一種螺旋線行波管輸入輸出結構與慢波系統(tǒng)熱匹配特性仿真方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010877488.1
• 申請日: 2020-08-27
• 公開（公告）號: CN112100825B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發(fā)明（設計）人: 朱小芳;劉曉東;胡玉祿;胡權;楊中海;李斌
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17;H01J23/26;H01J25/34
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 閆樹平

1.一種螺旋線行波管輸入輸出結構與慢波系統(tǒng)熱匹配特性仿真方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、運用注波互作用理論，根據所要求的頻段，進行螺旋線慢波結構初始尺寸的設計，其中包括螺旋線的螺距、內徑、截面尺寸和夾持桿尺寸；

S2、根據電子電壓和電流參數，求出電子初速度歸一化值；利用螺旋線行波管模擬軟件的注波互作用模塊對S1算出的慢波結構的螺距進行參數掃描，得到增益最大時的螺距；

S3、將S2得到的螺距帶入冷腔慢波結構中，利用三維電磁仿真軟件仿真得到此慢波結構的色散特性，在螺旋線中間加一段等效媒質來等效電子注對高頻色散產生的影響；

在用仿真軟件模擬的過程中，通過對媒質的相對介電常數進行掃描，使得熱腔時的色散偏移到S2求出的電子初速度歸一化值，此時求得的相對介電常數值就是所要求的等效媒質的電磁特性；

S4、在慢波結構的右側加入一段圓錐形的吸波材料，用來模擬真實螺旋線行波管中夾持桿表面的蒸碳，用于吸收經過螺旋線高頻系統(tǒng)向右傳輸的電磁波；根據傳輸線的負載阻抗匹配理論，計算與慢波結構相連的同軸線的外半徑，使得同軸線的特性阻抗與慢波結構的輸入阻抗相等；然后根據輸能窗和同軸線的特性阻抗設計中間的阻抗變換器，單節(jié)阻抗變換器主要基于如下公式：

其中，Z₁為輸能窗的特性阻抗，Z₂為同軸線的特性阻抗，Z_c為阻抗變換器的特性阻抗；

S5、利用電磁仿真軟件將輸能窗、阻抗變換器和慢波結構進行聯(lián)合建模與仿真，并將S3求出的等效媒質的相對介電常數帶入整管的熱腔模型中，仿真得到輸能端口的駐波比，此為行波管在熱電子注狀態(tài)下輸能端口的反射特性；

S6、根據S5得到的參數，判斷是否滿足性能指標，如果不滿足，需要對阻抗變換器、與慢波結構相連的同軸線結構參數進行掃描優(yōu)化，得到滿足要求的結構尺寸。