第二章 微波电真空器件的高频结构.ppt

微波电真空器件国家级重点实验室
电子科技大学物理电子学院
第二章
微波电真空器件的高频结构
主讲人:段兆云教授
E-mail:******@uestc.
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目录
概论
慢波系统的一般特性
耦合腔SWS
Helix慢波系统
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目录
概论
慢波系统的一般特性
耦合腔慢波系统
Helix慢波系统
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概论
微波管的高频结构(系统)
(1)定义
能够建立起特定的电磁场并实现电子注与高频场有效的能量交换的机构。
(2)作用
微波电真空器件中电子注与高频场相互作用进行能量交换以实现微波振荡或放大的场所。
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概论
(3)高频系统的特点
谐振腔型高频系统
慢波线型高频系统
谐振腔型高频系统的特点:
a)高频场在谐振腔中建立的是驻波场,电子注只有在通过谐振腔的间隙时才与场发生相互作用;
b)由于谐振腔的频率选择性作用,或者说是谐振腔的谐振频率是分离的一系列的频率点,因此利用谐振腔
微波电真空器件的高频系统
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概论
作为高频系统的器件必然是窄频带器件,谐振腔的品质因数越高,器件的频带越窄。
c)谐振腔全部由金属封闭形成,只在电子注通过的
的地方和微波能量输入输出的地方才开孔,因此它的导热性能好,热耗散能力强,可以实现大功率的输出。
慢波线型高频系统的特点:
a)高频场在慢波线上建立的是行波场,电子注在通过慢波线的整个过程中与行波同步,始终发生相互作用。
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概论
由于电子注的速度只能小于光速,因此行波在高频系统上的相速也必须小于光速,才能与电子注保持同步,所以行波是慢波,传输慢波的高频系统也必须是慢波系统。
b)弱色散的慢波结构比如螺旋线可以具有十分宽的工作频带,带宽可以达到几个倍频程,当然强色散的慢波线比如耦合腔链带宽要窄的多,只能与谐振腔型高频系统的带宽想比拟。
c)弱色散的慢波结构往往是一种开敞式的结构,它
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概论
需要介质支撑固定在器件内部,因而热传导能力低,能承受的功率容量小,其输出功率一般要比谐振腔型高频系统的器件低一个数量级甚至更多。而强色散的慢波结构如果是全金属结构,没有介质支撑,能与谐振腔高频系统相仿,输出同样的高功率。
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概论
分类
(1)谐振腔型高频系统,其特点为:
(a)驻波场,间断互作用。
(b)窄带
(c)功率容量大(热传导性能好,热耗散能力强)。因为谐振腔全部由金属封闭形成。
(2)慢波型高频结构的特点为:
(a)行波场连续互作用。
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概论
(b)宽带:(弱色散) 弱色散:宽带
强色散:窄带
(c)功率容量小:弱色散的慢波线往往是一种开敞式结构,它需要介质支撑固定在器件内部,因而热传导能力低,能承受的功率容量小。
高频系统的功率与带宽往往相互制约:
高的输出功率:金属封闭性,热传导性和散热能力;
宽的工作带宽:系统具有开敞性,以减弱它的色散。
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