一、折叠波导行波管及微加工技术(论文文献综述)
李梦真[1](2021)在《高波段行波管带宽拓展与效率提高的研究》文中认为随着无线通信容量的增加和通信用的低频频段拥挤,未来无线通信频谱将逐步向毫米波及以上的高波段拓展。高波段频带可以为通信提供充足的带宽和高速的数据传输,但现有的固态器件无法在高频工作条件下提供要求的输出功率,限制其在毫米波领域的应用。真空器件则因其高功率的特点,可以全面应用在高频段无线通信技术的开发中。本文重点对真空电子器件中的折叠波导行波管开展研究。高速无线通信技术的发展为折叠波导行波管带来发展机遇的同时也对此提出了更高的要求。在现有的基础上,为尽可能高效传输数据信息,需要继续对器件的工作效率和工作带宽作进一步优化和提升。本文的主要工作有:1、深入研究折叠波导行波管的一维非线性理论,得出轴向电子注电流和电磁波电场的相位信息。通过分析两者的相位差信息反映行波管中注波互作用过程,并对折叠波导行波管的设计给出参考意见。之后,可以将其应用于折叠波导行波管相速渐变的设计中,仿真表明行波管的电子效率和输出功率得到有效提升。2、考虑通信用器件对于工作带宽内增益波动的要求,设计了一种三段式的折叠波导行波管慢波结构方案。中间段利用增强频带内正色散的设计方式,将最佳工作点从工作频带的低频端移向高频端,起到提升工作频带高频端的增益和抑制低频端增益的效果。在整体设计中,中间段与前后两段形成互补效果,实现频带内的增益均衡并达到拓展工作带宽的目的。3、改进折叠波导行波管的设计方法。在优化问题时,遗传算法具有能够在不考虑问题的具体内部工作机制的情况下来寻找并实现全局优化的优势,所以本章重点研究如何将遗传算法引入到折叠波导行波管的设计中。按照遗传算法基本框图改写一维折叠波导行波管注波互作用计算程序,以功率提高和带宽拓展为设计目标,改进行波管高频系统的结构参数。经验证,优化得出的参数改善了行波管整体性能,使其在工作效率和带宽上均有所进步。
潘攀,字张雄,蔡军,唐烨,刘世硕,谢青梅,边兴旺,冯进军[2](2020)在《用于高速无线通信的毫米波行波管》文中研究表明毫米波行波管可以为高速无线通信提供高性能与实用化的功率放大器解决方案.国外正在开展多项基于毫米波行波管的高速无线通信技术的研究,工作频率范围在71~300GHz.本文综述了国内外71~235GHz的毫米波行波管的技术发展与研制水平,并结合作者所在团队的研究成果分析了研制该类器件所需要解决的慢波结构微加工、新型慢波结构设计和宽带低损耗输能等关键技术.
夏伟[3](2020)在《新型半矩形环螺旋线行波管的研究》文中研究表明随着军事电子技术和国民经济的飞速发展,迫切需要行波管具有更宽的频带,更大的输出功率,更高的频率、和更小的体积等其他工作特性。慢波结构是行波管的核心组件,其高频特性的优劣直接决定着行波管的性能参数。传统行波管因体积大、热耗散能力低、加工难度高以及效率低下等因素而难以满足这些要求。与圆柱形电子注相比,带状电子注因其自身具备较低的空间电荷效应,较大的电流和较高的功率等优点而成为一种毫米波器件比较理想的辐射源。正因为如此,探究能与微加工技术(MEMS)相兼容同时方便和带状电子注相互作用的新型慢波结构便自然而然地成为当下行波管发展的主流方向之一。例如,平面螺旋线、微带曲折线以及变形曲折波导等。本文基于此思路,在对螺旋线慢波结构进行深入细致的研究和探索的基础上,提出了一种新型的慢波结构——半矩形环螺旋线慢波结构。本论文通过计算机仿真计算方法,从慢波特性、传输特性和束-波相互作用特性三个方面对结构进行了深入的研究,主要工作和创新点如下:1.提出了一种可方便与带状注互作用的新型半矩形环螺旋线慢波结构,该结构具有平坦色散、耦合阻抗大、与微细加工技术相兼容、易于批量精细加工等优势,适合作为毫米波慢波结构以及应用于微波功率模块。2.研究了不同结构尺寸参数对半矩形环螺旋线高频特性的影响,并完成了对常规半圆形环螺旋线慢波结构的高频特性的比较分析。结果表明,在色散特性相近的情况下,半矩形环螺旋线慢波结构的互作用阻抗要明显高于半圆形环螺旋线慢波结构的互作用阻抗。设计出该慢波结构的输入/输出耦合装置,通过计算机仿真分析了其散射特性,结果显示设计的输能装置具备较小的反射性和良好的传输性。3.设计了S波段圆形电子注半矩形环螺旋线行波管,与常规半圆形环螺旋线结构相比,在色散特性相近的情况下,采用相同的电气参数,粒子模拟结果表明:在2.53.4GHz的频率范围,半矩形环螺旋线行波管产生大于600W的输出功率,最高输出功率达到1028W。相比于半圆形环螺旋线行波管,最大饱和输出功率提高了约14%,互作用长度缩短约18.5%。4.设计了140GHz带状注半矩形环螺旋线行波管。在相同的结构尺寸参数下,本文将其与矩形螺旋线行波管进行对比。高频特性模拟结果显示,半矩形环螺旋线慢波结构相比较矩形螺旋线慢波结构具有更低的相速度以及相近的色散平坦度,同时该结构几乎在整个工作频段内具有更高的耦合阻抗。粒子模拟结果表明:120GHz-166GHz频段内,半矩形环螺旋线行波管输出功率超过30W,其在140GHz达到40W的输出功率,增益为26.02dB。相较于矩形螺旋线行波管,100GHz-162GHz的频带内,半矩形环螺旋线行波管的输出功率明显的提高,在140GHz处功率提升了54%。
王琛[4](2020)在《S型深窄微槽的激光-微细铣削复合加工基础研究》文中进行了进一步梳理深窄微槽通常应用于国防、民用等领域,其尺寸精度和表面完整性的优劣直接决定了微器件的使役性能。近年来采用微细铣削技术制备深窄微槽得到了广泛应用,该技术被认为是一种高效、高精度和高柔性的微加工技术,但其存在刀具寿命短、加工表面完整性差等问题。为了解决以上问题,本文提出了激光—微细铣削复合加工S型深窄微槽的工艺方法,同时围绕该复合工艺开展了相关的理论和试验研究。主要研究工作如下:(1)使用COMSOL Multiphysics软件对激光烧蚀无氧铜的热效应仿真开展了相关研究,建立了激光与材料的传热模型,给出了材料物理特性随温度变化的函数表达式并将其用于仿真模型参数的设置中,对材料的相变过程进行模拟,利用动网格法模拟了因相变引起的材料去除过程,得到激光工艺参数对烧蚀深度及温度场分布的影响规律。(2)在数值仿真结果的基础上,研究了不同的激光扫描策略、激光强度、扫描速度和扫描次数对无氧铜深窄微槽成型的影响规律;探究了激光加工参数对无氧铜材料热影响层特性(硬度和深度)以及表层组织的影响规律;基于曲面响应法建立了响应和变量之间的定量关系,并对多目标进行了优化。(3)研究了激光加工后材料的微细铣削可加工性,对比分析了单向全槽铣和单向复合铣加工无氧铜深窄微槽的铣削力、已加工表面质量以及刀具磨损的变化情况;最后成功制备了30个周期的特征宽度为0.2mm,深宽比为2.5的S型深窄微槽结构。
张文新[5](2019)在《E波段曲折双脊波导行波管的研究》文中认为空间行波管放大器作为卫星通信以及众多航天器上的关键单机,广泛应用于射频信号链路的末级放大。空间行波管是空间行波管放大器的核心部件,在信号数传中发挥举足轻重的作用。随着E波段中71~76GHz和81~86GHz被国际电信联盟划分给卫星通信使用,E波段空间行波管的研究必将对下一代卫星通信的发展具有极其重要的意义。本文主要针对81~86GHz工作频带内的E波段曲折双脊波导慢波结构分别进行了理论分析、仿真和实验测试研究。论文以E波段80W行波管为设计目标,从曲折双脊波导慢波结构的基本理论出发,对E波段曲折双脊波导的高频特性进行了理论分析;并利用CST Microwave Studio仿真软件模拟了曲折双脊波导的关键尺寸对高频特性的影响。本文中采用理论计算的方式,初步确定了曲折双脊波导慢波结构的关键尺寸,围绕计算得到的尺寸,利用CST Microwave Studio模块对关键尺寸进行了优化选择;为了得到良好的传输特性,论文中使用CST Microwave Studio设计了由直线型脊波导过渡器和渐变波导组成的输入、输出结构。由于曲折双脊波导脊的存在,相对于普通折叠波导,结构更加复杂,在对输入、输出结构进行多次优化后,得到电压驻波系数(VSWR)均在1.45以下,输入、输出渐变结构在工作带宽内与慢波结构匹配性能良好;利用PIC粒子模拟仿真曲折双脊波导的注-波互作用过程,得到在中心频率(83.5GHz)处输出功率为139W,电子效率为6.2%,饱和增益为41.0dB。同时,81~86GHz内功率均大于114W,电子效率大于5.06%,饱和增益在40.0dB以上的曲折双脊波导型高频慢波结构,满足初始的设计要求。论文分析了曲折双脊波导慢波结构的加工方案,最终,将零件分成三部分加工,通过高速数控铣完成加工。对加工完成的零件进行了表面清洗、酸洗等工艺处理和加工精度检测。最后通过矢量网络分析仪测试了曲折双脊波导慢波结构的VSWR,得到该零件的VSWR在工作频带内均在1.55以下,验证了该结构良好的传输特性。
姚磊[6](2019)在《太赫兹大功率慢波结构的设计与制造》文中研究说明随着数据传输速率的飞速提升,传统的微波信号已经无法适应大量数据高速传播的要求。太赫兹波凭借其带宽长、方向精确和安全性高等特点,已经成为各国无线通信研究的热点。虽然太赫兹技术具有独特的优势和广阔的应用前景,但从某种角度说,很难对其产生与传播加以控制。大功率真空微电子器件是实现太赫兹辐射源的关键技术之一。特别地,基于折叠波导慢波结构的行波管是目前最具研究前景的真空微电子器件。作为行波管的核心组成部分,折叠波导慢波结构具有功率高、频带宽、结构牢固等多种优势,是诸多学者研究的焦点。本文以行波管慢波结构为研究对象,以实用性和创新性为目标,对传统的折叠波导和新型结构加载的折叠波导进行理论研究和实际加工。主要工作有:从传输线原理入手,利用等效电路法分析折叠波导的不连续界面。研究折叠波导的高频特性,推导其表达式,并用MATLAB软件计算220GHz折叠波导的色散特性与耦合阻抗值。用电磁场仿真软件HFSS进行仿真,仿真值与计算值有着相同的变化趋势,偏差不超过2%,从而证实了等效电路法的可靠性,为新型慢波结构的设计奠定基础。分析各种新型慢波结构的特征与加工的可行性,H面脊加载折叠波导既能有效提高太赫兹行波管的功率增益,又能与UV-LIGA工艺相兼容,是最具前景的太赫兹慢波结构。优化设计了一支工作频率在340GHz大气窗口附近的H面脊加载折叠波导,设计的结构在中心频率附近有良好的色散特性,耦合阻抗值从加载前的5.5?提高到9?。用CST软件进行注-波互作用仿真,得到折叠波导行波管的功率增益为30.5dB,单位长度增益约为1.173dB/mm,3dB带宽从335GHz到345GHz,饱和输出功率超过50W,最大电子效率约为6.0%,这些性能都具有一定的优越性与新颖性。UV-LIGA工艺结合SU-8胶技术既可以实现高深宽比结构的加工,又能保证较高的表面质量,所以采用该方法加工H面脊加载折叠波导。分析讨论了UV-LIGA加工过程中的重点与难点,探索出完整的慢波结构的加工方案。对利用UV-LIGA技术加工其它新型慢波结构的可能性进行尝试和探索。利用矢量网络分析仪,对340GHz的H面脊加载折叠波导进行S参数的测试。脊加载折叠波导的中心频率在342GHz附近,波导的回波损耗低于-10dB,最低可达-37dB;波导插入损耗的绝对值小于2dB,最小可达0.5dB。从测试结果可见,设计加工的慢波结构具有良好的传输性能,这证明了设计的正确性和UV-LIGA工艺加工的精确度。
沈亦欢[7](2019)在《太赫兹频率选择表面及折叠波导技术研究》文中研究说明频率选择表面和折叠波导分别是电磁波选择和传输的重要器件。频率选择表面是通过基本单元在二维平面的周期性延伸形成的一种空间滤波器,通过对其结构参数的设计达到对特定频段电磁波选择透过的效果。折叠波导是出于电子注能量交换而设计的一种新型波导结构,目前已经广泛应用于航天、军工等领域。太赫兹技术发展使得电磁波器件的应用频段不断提高。与此同时,器件的结构也越来越小,对加工工艺提出了更高的要求。针对频率选择表面的应用需求,为了满足其183 GHz附近低插入损耗,118 GHz处高隔离度的要求,本研究通过仿真分析各参数对频率选择表面性能的影响,综合优化设计出了满足性能指标的频率选择表面结构。设计了整套频率选择表面加工流程,通过MEMS微加工制备了高精度的单层频率选择表面。创新性地提出了基于光刻定位和激光打孔的多层对准封装方法,实现了高层数(8层)频率选择表面的高精度对准。利用太赫兹测试系统对样件的插入损耗性能进行测试,结果显示实验曲线和仿真曲线具有很好的吻合,并且当层数为8层时,183 GHz插入损耗为1.35 dB,118 GHz处隔离度为28.6 dB,基本满足指标要求。针对折叠波导,本研究从色散特性、耦合阻抗对波导结构进行初步设计。从电子注结构方面考虑,我们提出基于芯模电铸的两次光刻两次电铸的工艺路线,有效保证制备精度。为保证超细电子注通道(20μm)的位置精度和准直度,创新性的设计了聚合物丝固线机构。
张芳[8](2017)在《太赫兹折叠波导行波管理论设计研究》文中提出微电真空折叠波导行波管作为一种兼带宽和增益的大功率太赫兹辐射源器件,可应用于0.1~1THz频段高功率太赫兹辐射的产生,在太赫兹雷达、通信、成像等方面具有巨大的应用潜力。目前我国对太赫兹折叠波导行波管的研制仍然有很多关键技术需要攻关,在工作频率不断向更高频段推进的同时,人们也在不断探索新的慢波器件,寻求更佳的可实现性和更好的输出性能。本文结合中国工程物理研究院0.345THz微电真空折叠波导行波管的研制工作,提出一种可以大幅度提高器件功率的新型折叠波导慢波结构,以0.345THz微电真空折叠波导行波管为牵引,进行整管系统性研究和理论设计。电子枪的设计:首先分析研究了电子注在静态电场或磁场中的运动轨迹,在此基础上,采用Vaughan迭代综合法完成折叠波导行波管中Pierce电子枪参数的初步选取,据此对电子枪初始结构进行建模和仿真优化,使得电子枪输出端电子束质量满足束-波互作用区的设计要求。在电子枪的具体设计过程中,可以选择温度支配方式或者空间电荷支配方式两种工作模式,实际工作条件下电子枪的输出电流往往受到两种工作方式的共同制约。束-波互作用区/慢波结构的设计:通过折叠波导慢波结构的色散关系、耦合阻抗、小信号理论研究,获得折叠波导慢波结构的主要几何参数的初值,完成0.345THz慢波结构的初步设计。然后对该设计模型进行仿真建模,利用粒子模拟技术对其非线性束-波互作用过程进行数值模拟和仿真优化,首先找到慢波结构的最佳工作电压点,进而获取电子参数、结构参数、磁场参数与增益等工作性能之间的依赖关系。仿真结果和理论分析相互验证,共同指导慢波结构参数的优化设计,为慢波结构的加工提供理论支撑。分段变参数型大功率、高增益、紧凑型折叠波导慢波结构的设计:给出分段变参数折叠波导的设计原则,基于色散关系和小信号理论,分析了分段变参数慢波结构的参数设计思路,实现了 0.345THz两段式折叠波导慢波结构的设计和仿真验证,证明了采用分段式慢波结构能够大幅度提高器件的输出功率和增益。该新型结构各段慢波结构之间的变化参数数量少,连接方法比较简单,可加工性强,便于实现慢波结构整体性加工。工程、加工因素对器件性能的影响:首先研究了由于金属有限电导率所引起的传输损耗。由于金属加工粗糙度会继续加大电磁传输损耗,则把金属表面粗糙度折合到金属有限电导率中,再用于损耗计算。通过慢波结构的三维PIC“热腔”仿真,研究了金属电导率对器件带宽和增益等的影响。总体上说,粗糙度越小越好,电导率越高越好,传输损耗越小越好,从而慢波结构的增益、带宽等工作性能也越好。最后研究了加工工艺因素——由于加工原因引起的波导壁垂直度偏差对折叠波导慢波结构工作性能的影响,包括慢波结构损耗、电压工作点、增益和带宽等工作性能。结果表明,随着垂直度偏离角度θ增大,电磁信号的传输衰减增大、工作点漂移、带宽减小、增益急剧下降,但是尝试增加电子束电压寻找新的工作点,可以得到较好的增益。研究结果将有效指导相关加工和实验的进行。周期永磁聚焦磁场(PPM)的聚焦特性及电子光学系统一体化模拟研究:基于束-波互作用的具体要求和PPM磁场聚焦下的电子注运动特性,选取PPM聚焦磁场的峰值和周期长度,并依此选择PPM的结构参数。在CST中对PPM建模,通过数值模拟观察PPM的结构参数和轴线磁场分布的关系规律。构建0.345THz电子光学系统一体化模型,保证了电子枪和PPM的合理对接,研究了电子注的直流流通率,获得磁场构型、起始位置、周期长度、磁感应强度峰值以及磁体厚度等对电子束传输特性的影响规律。结合0.22THz电子光学系统实验模型,进行电子光学系统一体化模型的有效验证,并通过调整结构参数,有效提高了电子注的直流流通率。电子光学系统一体化模型的构建以及相关的直流流通率研究,将有效推动流通率实验和电子光学系统的物理模型改进。综上所述,从0.345THz折叠波导行波管出发,提出一种可以大幅度提高功率的新型慢波结构,比较系统地研究了各关键部件包括电子枪、折叠波导慢波结构、周期永磁聚焦系统的工作机理以及分析方法,最终实现了折叠波导行波管的整体性理论设计。该一体化整管设计工作为器件加工和实验提供指导性意见,为器件研制工作提供技术理论支撑,推动太赫兹折叠波导行波管的发展,为其在太赫兹雷达、通信、成像系统等方面的应用奠定基础。
冯进军,蔡军,胡银富,邬显平[9](2015)在《周期结构电磁特性在高频真空器件中的应用》文中提出作为行波类真空电子器件的核心组件,慢波结构是一种周期结构,其场可以有无限多个模式,每个模式由无穷多个空间谐波构成.每个空间谐波有相应的色散曲线且曲线各段有不同的特性.提出了周期结构色散特性的全维度开发的概念,并以一种可用微电机系统(MEMS)技术加工的折叠波导(FWG)慢波结构为例,对其色散特性进行了分析,利用这些色散特性开展了行波管(TWT)、返波管(BWO)等传统器件的研究工作,同时提出了过模器件、带边振荡器(BO)和谐波放大器(THAT)等新型器件,这些器件的实验研究则以W波段及其以上频率为主,最后给出了突破的关键技术以及测试得到的器件的主要性能.
诸葛天祥[10](2015)在《新型平面型级联行波管研究》文中研究表明受固态功率器件冲击以及太赫兹应用需求,电真空类行波管不断要求向更高频率、更高功率方向发展。传统结构的行波管因其精细的结构和复杂的加工无法提供更高频率的高功率输出,因此需要采用新型高频结构行波管,同时寻求更大的输出功率。通过集成和级联等空间合成方式是目前解决大功率输出的有效手段。同时由于现代加工工艺的不断突破,从大电流阴极发射到LIGA和DRIE等技术的发展,为真空器件的规模集成提供了可能。论文围绕集成行波管所涉及理论、设计与仿真开展研究工作,工作的主要内容和创新点可以概括为下述五个方面。1、建立了电子光学多注集成系统基本理论。从静态场的Maxwell方程组,考虑相对论效应的动量方程以及电流连续性方程出发,构建了电子光学基本理论模型。在轴对称系统的基础上,发展了多注集成系统要求的非轴对称电子光学系统理论模型。2、建立了任意结构的通用注波互作用理论模型。通过分析任意结构的普遍场形态,得到了任意周期结构下的小信号注波互作用理论模型。结合注波互作用过程中能量转化与守恒关系,建立了通用场理论模型,进而发展了通用的注波互作用大信号模型。针对集成行波管两类典型结构:并联和串联集成结构的注波互作用特性进行了分析和讨论。最后,建立了多电子注与电磁波的互作用理论模型,并分析了级联行波管的输入功率限制问题。3、完成了多注并联集成行波管的电子光学系统分析。重点讨论了均匀场、Wiggler场、PCM场等多种类型磁场约束带状电子轨迹,并研究了带状电子注的空间合成技术,以及高效率多注收集极分析,探讨了并联集成行波管电子光学关键技术。4、完成了平面级联行波管相关理论及设计研究。平面级联行波管能极好的适应行波管集成加工的特点,并能获得更高的输出功率。但各高频结构的关键连接结构是制约级联性能的关键。论文给出了高频分析的基础理论,讨论了平面级联行波管的连接方式,最终设计了新型E面截角波导,获得优良的传输性能的同时压缩了连接尺寸。5、完成了异构级联行波管的仿真和设计。异构级联行波管能够充分不同高频结构各自的注波互作用特性发挥各自的优势,从而使级联行波管获得更好的性能。首先提出了级联行波管的设计方法,以V波段螺旋线-折叠波导级联行波管为典型代表,结合两类高频结构的优势最终级联行波管整体性能满足55-60GHz(5GHz带宽)内获得800W的功率和55dB的增益。
二、折叠波导行波管及微加工技术(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、折叠波导行波管及微加工技术(论文提纲范文)
(1)高波段行波管带宽拓展与效率提高的研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 课题研究背景及意义 |
1.2.1 真空电子学 |
1.2.2 行波管 |
1.2.3 研究意义 |
1.3 高波段折叠波导行波管研究现状 |
1.3.1 国外研究现状 |
1.3.2 国内研究现状 |
1.4 本论文的主要工作 |
1.5 本论文的结构 |
第二章 高波段行波管高效率方法的研究 |
2.1 引言 |
2.2 折叠波导行波管慢波结构的理论分析 |
2.2.1 折叠波导行波管的一维非线性理论 |
2.2.2 相速渐变技术 |
2.3 折叠波导行波管慢波结构的相位分析 |
2.3.1 注波互作用的相位分析 |
2.3.2 相位分析对效率提升的应用 |
2.4 本章小结 |
第三章 高波段行波管宽带与增益的研究 |
3.1 引言 |
3.2 增益均衡的理论分析 |
3.3 设计与仿真 |
3.4 本章小结 |
第四章 遗传算法在高波段行波管优化设计中的应用 |
4.1 引言 |
4.2 遗传算法简介 |
4.3 遗传算法的设计方法 |
4.3.1 初始种群和参数编码 |
4.3.2 适应度函数 |
4.3.3 遗传算子 |
4.3.4 控制参数 |
4.4 遗传算法在折叠波导行波管优化设计中的应用 |
4.4.1 折叠波导行波管优化方案 |
4.4.2 效率优化设计分析 |
4.4.3 拓展带宽设计分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 本论文的工作总结 |
5.2 后续工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
(2)用于高速无线通信的毫米波行波管(论文提纲范文)
1 引言 |
2 基于毫米波行波管的高速无线通信研究项目 |
2.1 “100Gbps射频骨干网”项目 |
2.2 TWEETHER项目 |
2.3 ULTRAWAVE项目 |
3 国内外毫米波行波管的研制进展 |
3.1 E波段(71~76GHz)行波管 |
3.2 E波段(81~86GHz)行波管 |
3.3 W波段行波管 |
3.4 G波段行波管 |
4 毫米波行波管的主要关键技术 |
4.1 慢波结构的微加工技术 |
4.2 新型慢波结构设计技术 |
4.3 宽带低损耗输能技术 |
5 结论 |
(3)新型半矩形环螺旋线行波管的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 真空电子器件简介 |
1.2 行波管概要 |
1.2.1 行波管工作原理 |
1.2.2 行波管发展趋势 |
1.3 行波管的主要性能参数 |
1.4 行波管国内外发展现状 |
1.4.1 行波管国内发展现状 |
1.4.2 行波管国外发展现状 |
1.5 本论文的主要工作与组织结构 |
第二章 新型半矩形环螺旋线慢波结构高频特性的研究 |
2.1 引言 |
2.2 新型半矩形环螺旋线慢波结构的提出 |
2.3 慢波结构高频特性的分析方法 |
2.4 半矩形环螺旋线慢波结构色散特性和耦合阻抗的计算 |
2.5 尺寸参数的变化对慢波结构高频特性的影响 |
2.6 与常规半圆形环螺旋线慢波结构高频特性对比 |
2.6.1 相同尺寸参数下两种螺旋线高频特性比较 |
2.6.2 相同工作电压下两种螺旋线高频特性比较 |
2.7 半矩形环螺旋线慢波结构传输特性的研究 |
2.7.1 传输特性的理论分析 |
2.7.2 传输特性的仿真计算 |
2.8 本章小结 |
第三章 S波段新型半矩形环螺旋线行波管注-波互作用特性的研究 |
3.1 引言 |
3.2 粒子模拟方法 |
3.3 S波段半矩形环螺旋线注-波互作用模型 |
3.4 S波段半矩形环螺旋线注-波相互作用过程和结果分析 |
3.5 与S波段常规半圆形环螺旋线行波管注-波互作用特性比较 |
3.6 本章小结 |
第四章 140GHz带状注半矩形环螺旋线行波管注-波互作用特性的研究 |
4.1 引言 |
4.2 140GHz半矩形环螺旋线慢波结构高频特性的计算 |
4.3 140GHz半矩形环螺旋线输入/输出结构的设计 |
4.4 140GHz半矩形环螺旋线行波管注-波互作用特性的初步模拟 |
4.5 140GHz带状注行波管中自激振荡问题 |
4.5.1 自激振荡的原理及类型 |
4.5.2 反射振荡发生的机理及预防措施 |
4.6 切断行波管慢波线后的注-波互作用仿真及分析 |
4.7 与140GHz矩形螺旋线行波管注-波互作用对比 |
4.8 本章小结 |
第五章 总结及工作展望 |
5.1 全文总结 |
5.2 后续工作及展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间的研究成果 |
(4)S型深窄微槽的激光-微细铣削复合加工基础研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景与意义 |
1.2 深窄微槽微加工技术研究现状 |
1.2.1 LIGA/UV-LIGA加工技术 |
1.2.2 深反应离子刻蚀(DRIE)技术 |
1.2.3 微细电火花技术 |
1.2.4 激光微加工技术 |
1.2.5 微细铣削加工技术 |
1.3 激光辅助微细铣削的研究现状 |
1.3.1 激光加热辅助微细铣削加工 |
1.3.2 激光氧化辅助微细铣削加工 |
1.4 本文的主要研究内容 |
第二章 激光烧蚀无氧铜的热效应仿真研究 |
2.1 引言 |
2.2 COMSOL Multiphysics软件简介 |
2.3 激光烧蚀无氧铜热传导模型的建立 |
2.3.1 传热模型的建立 |
2.3.2 初始条件和边界条件的设定 |
2.3.3 材料相变过程模拟 |
2.4 COMSOL Multiphysics激光烧蚀无氧铜仿真建模过程 |
2.4.1 物理场接口和预设研究的选择 |
2.4.2 仿真几何模型的建立 |
2.4.3 COMSOL Multiphysics中参数设置 |
2.5 边界条件的选择 |
2.6 网格的选择和划分 |
2.7 COMSOL Multiphysics仿真后处理结果 |
2.7.1 激光平均功率对无氧铜烧蚀深度和温度的影响 |
2.7.2 激光扫描速度对无氧铜烧蚀深度和温度的影响 |
2.7.3 激光扫描次数对无氧铜烧蚀深度和温度的影响 |
2.8 本章小结 |
第三章 激光加工无氧铜深窄微槽试验研究 |
3.1 引言 |
3.2 纳秒脉冲激光烧蚀无氧铜机理 |
3.3 试验装置及方案 |
3.3.1 试验材料及装置 |
3.3.2 试验方案 |
3.3.3 表征方法 |
3.4 激光加工工艺对无氧铜深窄微槽尺寸形貌的试验结果 |
3.4.1 激光扫描策略对无氧铜深窄微槽尺寸形貌的影响 |
3.4.2 激光加工无氧铜深窄微槽单因素试验 |
3.4.3 响应曲面法研究激光加工无氧铜深窄微槽 |
3.5 激光加工工艺参数对无氧铜热影响区的影响 |
3.5.1 无氧铜热影响区形成原理 |
3.5.2 激光加工无氧铜显微组织分析 |
3.5.3 激光加工无氧铜显微硬度分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 激光—微细铣削复合加工S型深窄微槽试验研究 |
4.1 引言 |
4.2 激光加工后无氧铜材料的微细铣削可加工性研究 |
4.2.1 试验条件及方案 |
4.2.2 铣削力分析 |
4.2.3 已加工表面质量分析 |
4.2.4 刀具磨损分析 |
4.3 激光—微细铣削复合加工无氧铜深窄微槽试验研究 |
4.3.1 试验条件及方案 |
4.3.2 铣削力分析 |
4.3.3 已加工表面质量分析 |
4.3.4 刀具磨损分析 |
4.4 S型深窄微槽的制备 |
4.4.1 试验条件及方案 |
4.4.2 S型深窄微槽加工结果 |
4.5 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间的研究成果 |
(5)E波段曲折双脊波导行波管的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
缩略词 |
第一章 绪论 |
1.1 行波管简介 |
1.1.1 行波管结构简介 |
1.1.2 行波管发展历史及应用 |
1.2 空间行波管 |
1.2.1 空间行波管的特点及应用 |
1.2.2 空间行波管研究现状及发展趋势 |
1.3 本文选题依据 |
1.3.1 E波段研究意义 |
1.3.2 曲折双脊波导慢波结构 |
1.4 本论文的主要工作 |
第二章 E波段曲折双脊波导慢波结构 |
2.1 曲折双脊波导的高频特性理论分析 |
2.1.1 色散特性 |
2.1.2 耦合阻抗 |
2.2 结构尺寸对高频特性的影响 |
2.2.1 波导宽边a对高频特性的影响 |
2.2.2 窄边b对高频特性的影响 |
2.2.3 脊宽度a0对高频特性的影响 |
2.2.4 脊间距b0对高频特性的影响 |
2.2.5 半周期p对高频特性的影响 |
2.2.6 直波导边长s对高频特性的影响 |
2.3 理论计算与仿真结果对比 |
2.4 小结 |
第三章 E波段曲折双脊波导行波管的设计 |
3.1 慢波结构关键尺寸初步确定 |
3.2 曲折双脊波导结构尺寸的优化 |
3.2.1 曲折双脊波导宽边a的优化选择 |
3.2.2 曲折双脊波导窄边b的优化选择 |
3.2.3 曲折双脊波导脊宽度a0的优化选择 |
3.2.4 曲折双脊波导脊间距b0的优化选择 |
3.2.5 半周期p和直波导边长s优化选择 |
3.3 注-波互作用粒子模拟 |
3.4 曲折双脊波导行波管输入、输出结构设计 |
3.5 小结 |
第四章 E波段曲折双脊波导高频结构的实验研究 |
4.1 曲折双脊波导的加工方法 |
4.2 曲折双脊波导的加工 |
4.3 曲折双脊波导的清洗与表面质量检测 |
4.4 曲折双脊波导的实验测试与结果误差分析 |
4.5 小结 |
第五章 总结 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
在学期间发表的学术论文及取得的研究成果 |
(6)太赫兹大功率慢波结构的设计与制造(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 太赫兹技术与真空电子器件 |
1.1.1 太赫兹技术概述 |
1.1.2 真空微波电子器件介绍 |
1.2 高频结构与慢波系统 |
1.2.1 螺旋线慢波系统 |
1.2.2 耦合腔慢波系统 |
1.2.3 其他新型慢波系统 |
1.3 折叠波导的研究现状 |
1.4 本文的研究意义与工作内容 |
第二章 折叠波导的理论基础 |
2.1 折叠波导不连续界面特性 |
2.2 折叠波导等效微波网络分析 |
2.2.1 电容膜片与电感膜片 |
2.2.2 E面阶梯与H面阶梯 |
2.2.3 矩形波导E面弯曲 |
2.2.4 矩形波导横向壁上的小孔 |
2.2.5 折叠波导等效电路模型 |
2.3 折叠波导高频特性参数 |
2.3.1 色散特性 |
2.3.2 耦合阻抗 |
2.3.3 计算机仿真计算 |
2.4 慢波结构的衰减系数与注-波互作用理论 |
2.4.1 折叠波导衰减系数 |
2.4.2 注-波互作用理论 |
2.5 本章小结 |
第三章 H面脊加载折叠波导的设计与仿真 |
3.1 新型的折叠波导结构 |
3.1.1 曲折双脊折叠波导 |
3.1.2 E面脊加载折叠波导 |
3.1.3 H面脊加载折叠波导 |
3.1.4 槽加载折叠波导 |
3.1.5 正弦线折叠波导 |
3.2 H面脊加载折叠波导理论设计 |
3.2.1 等效微波网络 |
3.2.2 色散特性 |
3.2.3 耦合阻抗 |
3.3 H面脊加载折叠波导S参数仿真 |
3.4 H面脊加载折叠波导注-波互作用仿真 |
3.5 本章小结 |
第四章 慢波结构的加工与测试 |
4.1 传统微加工工艺的比较 |
4.1.1 电火花加工 |
4.1.2 深反应离子刻蚀 |
4.1.3 LIGA工艺 |
4.1.4 UV-LIGA工艺 |
4.2 基于UV-LIGA的慢波结构加工 |
4.2.1 UV-LIGA工艺流程 |
4.2.2 UV-LIGA工艺细节 |
4.3 其他新型结构的加工探索 |
4.4 折叠波导慢波结构的测试 |
4.5 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 研究内容与结论 |
5.2 下一步研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间发表(或录用)的学术成果 |
(7)太赫兹频率选择表面及折叠波导技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 太赫兹技术 |
1.2 频率选择表面研究动态 |
1.3 波导研究动态 |
1.3.1 太赫兹波导分类 |
1.3.2 折叠波导研究动态 |
1.4 本论文的主要研究内容 |
第二章 频率选择表面仿真设计 |
2.1 频率选择表面设计概述 |
2.2 CST电磁仿真概述 |
2.2.1 仿真流程 |
2.2.2 Floquet定理 |
2.3 频率选择表面参数分析 |
2.3.1 金属层数 |
2.3.2 周期 |
2.3.3 金属层厚度 |
2.3.4 线宽 |
2.3.5 介质层厚度 |
2.3.6 损耗角正切 |
2.3.7 介电常数 |
2.3.8 参数确定 |
2.4 有机薄膜材料筛选与确定 |
2.5 本章小结 |
第三章 频率选择表面的加工 |
3.1 加工方案概述 |
3.2 单层频率选择表面的加工 |
3.2.1 溅射工艺 |
3.2.2 光刻工艺 |
3.2.3 电铸工艺 |
3.2.4 刻蚀工艺 |
3.3 多层频率选择表面的封装 |
3.4 微加工过程问题分析 |
3.4.1 溅射过程中PET薄膜出现翘曲现象 |
3.4.2 电铸过程中种子层不导电现象 |
3.4.3 环氧树脂胶的使用问题 |
3.4.4 曝光不足、显影不完全问题 |
3.5 利用超声焊接进行封装的思考 |
3.6 本章小结 |
第四章 频率选择表面的测试 |
4.1 频率选择表面结构测试 |
4.1.1 单层样片结构测试 |
4.1.2 多层样片结构测试 |
4.2 测试指标及测试系统介绍 |
4.3 频率选择表面性能测试 |
4.3.1 118GHz隔离度测试 |
4.3.2 183GHz插入损耗测试 |
4.3.3 测试结果分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 太赫兹折叠波导微加工 |
5.1 折叠波导设计概述 |
5.1.1 色散特性 |
5.1.2 耦合阻抗 |
5.1.3 参数确定 |
5.2 加工方案概述 |
5.3 折叠波导加工 |
5.3.1 基片研磨抛光 |
5.3.2 反面溅射-光刻-刻蚀 |
5.3.3 第一次光刻及电铸 |
5.3.4 聚合物丝预制转移技术 |
5.3.5 第二次光刻及电铸 |
5.3.6 SU-8 胶及聚合物丝去除 |
5.4 工艺过程问题总结 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 主要的创新点 |
6.3 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
(8)太赫兹折叠波导行波管理论设计研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.1.1 太赫兹波特性及应用潜力 |
1.1.2 电真空太赫兹波辐射源的应用需求 |
1.1.3 微电真空折叠波导太赫兹辐射源的研究进展 |
1.2 论文创新点和主要研究内容 |
第二章 皮尔斯电子枪的设计 |
2.1 电子注运动特性研究 |
2.1.1 电子注在静态场中运动的基本物理方程 |
2.1.2 电子注轨迹方程 |
2.2 皮尔斯电子枪的理论设计 |
2.2.1 皮尔斯枪的物理描述 |
2.2.2 皮尔斯枪的初步理论设计 |
2.2.3 皮尔斯枪的数值仿真 |
2.2.4 电子枪的工作机制研究 |
2.3 小结 |
第三章 束-波互作用区的结构设计和基本规律研究 |
3.1 折叠波导慢波结构的理论分析和初步设计 |
3.1.1 色散关系理论研究 |
3.1.2 耦合阻抗理论研究 |
3.1.3 小信号理论研究 |
3.2 束-波互作用的数值模拟优化 |
3.2.1 CST软件数值模拟精度校验 |
3.2.2 慢波结构的模拟优化和基本物理规律研究 |
3.3 小结 |
第四章 分段变参数折叠波导慢波结构研究 |
4.1 分段变参数折叠波导慢波结构的设计原则 |
4.2 分段变参数折叠波导慢波结构参数设计的理论分析 |
4.2.1 色散关系研究 |
4.2.2 小信号理论研究 |
4.3 两段式折叠波导慢波结构的设计和验证 |
4.3.1 第一段慢波结构的设计 |
4.3.2 第二段慢波结构的参数设计和仿真验证 |
4.4 小结 |
第五章 工程、工艺因素对折叠波导慢波结构工作性能的影响 |
5.1 慢波结构的电磁传输损耗研究 |
5.1.1 考虑粗糙度的电磁传输损耗理论分析 |
5.1.2 “冷腔”模拟电磁传输损耗特性 |
5.1.3 “热腔”模拟金属电导率对束-波互作用性能的影响 |
5.2 波导壁加工陡直度对慢波结构的性能影响研究 |
5.2.1 含有陡直度偏差角的慢波结构模型 |
5.2.2 陡直度对电磁传输损耗的影响研究 |
5.2.3 陡直度对慢波结构束-波互作用性能的影响研究 |
5.3 小结 |
第六章 周期永磁聚焦系统的设计和电子光学系统的一体化模拟研究 |
6.1 周期永磁聚焦磁场的物理特性 |
6.2 束流轨迹方程 |
6.2.1 电子注傍轴轨迹方程 |
6.2.2 单粒子在周期永磁聚焦磁场中的运动轨迹 |
6.3 周期永磁聚焦系统的设计 |
6.3.1 磁场峰值和周期长度的选取 |
6.3.2 周期永磁聚焦系统的结构参数选择 |
6.4 周期永磁聚焦系统的数值模拟和规律分析 |
6.5 电子光学系统一体化模型研究 |
6.6 0.22THz电子光学系统实验模型的数值模拟验证 |
6.7 小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 论文总结和主要研究成果 |
7.2 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间已发表文章 |
(9)周期结构电磁特性在高频真空器件中的应用(论文提纲范文)
1周期结构的电磁特性 |
2高频率的开发和应用 |
2.1W波段连续波行波管 |
2.2W波段脉冲行波管 |
2.3G波段行波管 |
2.4W波段返波振荡器 |
3色散新区域的开拓研究及实验验证 |
3.1太赫兹折叠波导带边振荡器 |
3.2太赫兹行波管谐波放大器 |
3.3过模行波管 |
4结论 |
(10)新型平面型级联行波管研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 行波管介绍 |
1.2 集成行波管发展 |
1.3 论文的立题背景及主要工作和创新 |
1.4 论文组织结构 |
第二章 集成电子光学系统基本理论 |
2.1 基本方程 |
2.1.1 Maxwell方程组 |
2.1.2 相对论下的动量方程 |
2.1.3 强流电子光学基本方程组 |
2.1.4 强流电子光学基本方程组 |
2.2 轴对称系统中的基本方程 |
2.2.1 电位和电场强度 |
2.2.2 磁矢位和磁感应强度 |
2.2.3 运动方程 |
2.2.4 轨迹方程 |
2.3 非轴对称系统中的基本方程 |
2.4 小结 |
第三章 集成系统注波互作用理论研究 |
3.1 任意慢波结构的注波互作用理论 |
3.1.1 任意慢波结构的场 |
3.1.2 注波互作用小信号理论 |
3.1.3 注波互作用大信号理论 |
3.2 注波互作用集成分析 |
3.2.1 多电子注耦合理论模型 |
3.2.2 电子注串联影响分析 |
3.3 小结 |
第四章 多注并联集成行波管电子光学系统研究 |
4.1 电子枪集成设计 |
4.1.1 均匀磁场与Wiggler磁场下的带状注传输特性比较 |
4.1.2 Wiggler磁场与PCM磁场下的带状注传输特性比较 |
4.1.3 带状注多注集成电子枪 |
4.2 多注收集极设计 |
4.2.1 收集极入.条件的分析 |
4.2.2 收集极电极的优化设计 |
4.2.3 高效率三注行波管三级降压收集极设计 |
4.3 小结 |
第五章 平面级联行波管理论与设计研究 |
5.1 高频慢波系统三维有限元分析方法 |
5.1.1 高频结构本征值算法 |
5.1.2 基于叠层型高阶矢量有限元法的S参数计算 |
5.2 多束折叠波导 |
5.2.1 并行多注结构 |
5.2.2 单一多注结构 |
5.2.3 级联多注结构 |
5.3 三注级联折叠波导S参数研究 |
5.3.1 矩形波导中场分布 |
5.3.2 TE10模矩形波导的传输功率 |
5.3.3 TE10模矩形波导的等效阻抗 |
5.3.4 转角镜原理 |
5.3.5 折叠波导慢波结构特性 |
5.3.6 三注级联折叠波导连接结构设计 |
5.4 小结 |
第六章 异构级联行波管设计与仿真研究 |
6.1 设计原理 |
6.2 级联行波管设计 |
6.3 小结 |
第七章 全文总结 |
致谢 |
参考文献 |
攻博期间取得的研究成果 |
四、折叠波导行波管及微加工技术(论文参考文献)
- [1]高波段行波管带宽拓展与效率提高的研究[D]. 李梦真. 电子科技大学, 2021(01)
- [2]用于高速无线通信的毫米波行波管[J]. 潘攀,字张雄,蔡军,唐烨,刘世硕,谢青梅,边兴旺,冯进军. 电子学报, 2020(09)
- [3]新型半矩形环螺旋线行波管的研究[D]. 夏伟. 江西理工大学, 2020(01)
- [4]S型深窄微槽的激光-微细铣削复合加工基础研究[D]. 王琛. 南京航空航天大学, 2020
- [5]E波段曲折双脊波导行波管的研究[D]. 张文新. 中国电子科技集团公司电子科学研究院, 2019(02)
- [6]太赫兹大功率慢波结构的设计与制造[D]. 姚磊. 上海交通大学, 2019(06)
- [7]太赫兹频率选择表面及折叠波导技术研究[D]. 沈亦欢. 上海交通大学, 2019(06)
- [8]太赫兹折叠波导行波管理论设计研究[D]. 张芳. 中国工程物理研究院, 2017(05)
- [9]周期结构电磁特性在高频真空器件中的应用[J]. 冯进军,蔡军,胡银富,邬显平. 北京航空航天大学学报, 2015(10)
- [10]新型平面型级联行波管研究[D]. 诸葛天祥. 电子科技大学, 2015(03)