根據雙間隙耦合腔等效電路和電磁場理論,設計了加載在諧振腔耦合縫上的調諧結構。建立了加載此調諧結構的諧振腔等效電路模型,通過理論分析得此結構能夠對工作在π模式的雙間隙耦合腔進行頻率調諧,改變重疊模式耦合腔阻抗特性,同時減小對間隙場形的影響。軟件模擬與理論分析結果一致,驗證了該調諧結構的有效性,為多間隙耦合腔高頻電路的研制和進一步展寬速調管輸出帶寬具有重要的參考意義。

　　關鍵詞：雙間隙耦合腔;等效電路;耦合縫;調諧結構

　　Abstract: The tuning structure loaded on the coupling slot in the two-gap coupled cavity was designed based on the equivalent circuit and electromagnetic field theory.The equivalent circuit was modeled and theoretically analyzed.The tuning structure was also simulated with software package CST.The calculated results show that the structure is capable of tuning the frequency of the two-gap coupled cavity in π mode,and that it changes the impedance characteristics in the overlapped mode,and reduces its impact on the field distribution at the gap.The simulated results,being consistent with the analytical ones,prove that the structure meets with the technical requirements and does a good job.We suggest that the preliminary results may be of much basic interest in development of multi-gap coupled cavity circuit and broad band extended interaction klystron.

　　Keywords: Two-gap coupled cavity,Equivalent circuit,Coupling slot,Tuning structure

　　基金項目: 國家科學自然基金項目(No.60971073,No.61062001)

　　多間隙耦合腔是速調管擴展帶寬和提高功率容量的重要手段, 它能有效提高電路的R / Q, 同時能夠降低每個單間隙上的工作電壓、增加腔體的內表面積, 從而增大功率容量[1-2] 。目前, 雙間隙耦合腔已經廣泛應用于速調管, 明顯提高了速調管的性能[3-8] 。基于基模的雙間隙耦合腔存在三個模式(低模、2模和高模) , 其輸出電路可以工作在單模式或重疊模式狀態。􀀁模的諧振頻率和特征阻抗受耦合縫參數的影響明顯。

　　對于采用機械調諧的速調管, 其調諧結構主要用于補償腔體焊接過程中引起的頻率變化和熱測過程中對整體群聚腔頻率分布進行調整, 諧振腔調諧結構的設計對于保證速調管的性能有重要影響。諧振腔傳統的調諧方式為電容調諧、電感調諧和復合調諧, 它們的本質都是在諧振腔內放置合適的調諧膜片或細桿來改變諧振腔的等效電容或者電感來實現頻率特性的改變[1, 9] 。在多間隙耦合腔中, 這種調諧方式只能單獨改變某個間隙的諧振特性, 這對于受耦合縫參數影響明顯的模特性, 很難實現理想調諧, 而若對每個間隙加載此調諧結構又會使結構變復雜, 同時調諧難度增加。更好的調諧方法應該是通過調節耦合縫參數來改變多間隙腔體模的頻率特性。

　　本文以雙間隙耦合腔為例, 分析了在耦合縫中加入調諧模塊對諧振腔特性的影響。并在此基礎上設計了一種耦合縫上的調諧結構, 分析了調諧結構的不同參數對模式特性的影響。采用三維計算軟件的模擬仿真結果表明該結構能夠對工作在模的雙間隙耦合腔進行調諧, 改變重疊模式輸出腔阻抗頻率特性, 同時減小對間隙場形的影響, 驗證了該調諧結構的有效性。

　　本文通過微波電路理論計算分析了耦合縫參數對雙間隙耦合腔不同模式特性參數的影響, 并設計了加載在耦合縫上的諧振腔調諧結構。此結構可以對工作在模式和重疊模式的雙間隙耦合腔進行調諧, 在一定范圍內改變諧振腔的工作頻率, 對于工作重疊模式的寬帶輸出腔還可以實現兩種窄帶高效率和寬帶低效率兩種工作狀態。同時能夠減小調諧結構導致的諧振腔間隙的場型形變。通過模擬仿真驗證了理論分析的合理性, 同時發現, 為保證諧振腔擁有高的特征阻抗值, 需使調諧模塊厚度和角度尺寸小。本文的工作對雙間隙耦合腔及更多間隙耦合的高頻電路的研制和進一步拓展速調管輸出段帶寬具有重要的參考意義。

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