根據(jù)雙間隙耦合腔等效電路和電磁場(chǎng)理論,設(shè)計(jì)了加載在諧振腔耦合縫上的調(diào)諧結(jié)構(gòu)。建立了加載此調(diào)諧結(jié)構(gòu)的諧振腔等效電路模型,通過理論分析得此結(jié)構(gòu)能夠?qū)�工作�?pi;模式的雙間隙耦合腔進(jìn)行頻率調(diào)諧,改變重疊模式耦合腔阻抗特性,同時(shí)減小對(duì)間隙場(chǎng)形的影響。軟件模擬與理論分析結(jié)果一致,驗(yàn)證了該調(diào)諧結(jié)構(gòu)的有效性,為多間隙耦合腔高頻電路的研制和進(jìn)一步展寬速調(diào)管輸出帶寬具有重要的參考意義。

　　關(guān)鍵詞：雙間隙耦合腔;等效電路;耦合縫;調(diào)諧結(jié)構(gòu)

　　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(xiàng)目: 國家科學(xué)自然基金項(xiàng)目(No.60971073,No.61062001)

　　多間隙耦合腔是速調(diào)管擴(kuò)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(shí)能夠降低每個(gè)單間隙上的工作電壓、增加腔體的內(nèi)表面積, 從而增大功率容量[1-2] 。目前, 雙間隙耦合腔已經(jīng)廣泛應(yīng)用于速調(diào)管, 明顯提高了速調(diào)管的性能[3-8] 。基于基模的雙間隙耦合腔存在三個(gè)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(tài)。􀀁模的諧振頻率和特征阻抗受耦合縫參數(shù)的影響明顯。

　　對(duì)于采用機(jī)械調(diào)諧的速調(diào)管, 其調(diào)諧結(jié)構(gòu)主要用于補(bǔ)償腔體焊接過程中引起的頻率變化和熱測(cè)過程中對(duì)整體群聚腔頻率分布進(jìn)行調(diào)整, 諧振腔調(diào)諧結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)于保證速調(diào)管的性能有重要影響。諧振腔傳統(tǒng)的調(diào)諧方式為電容調(diào)諧、電感調(diào)諧和復(fù)合調(diào)諧, 它們的本質(zhì)都是在諧振腔內(nèi)放置合適的調(diào)諧膜片或細(xì)桿來改變諧振腔的等效電容或者電感來實(shí)現(xiàn)頻率特性的改變[1, 9] 。在多間隙耦合腔中, 這種調(diào)諧方式只能單獨(dú)改變某個(gè)間隙的諧振特性, 這對(duì)于受耦合縫參數(shù)影響明顯的模特性, 很難實(shí)現(xiàn)理想調(diào)諧, 而若對(duì)每個(gè)間隙加載此調(diào)諧結(jié)構(gòu)又會(huì)使結(jié)構(gòu)變復(fù)雜, 同時(shí)調(diào)諧難度增加。更好的調(diào)諧方法應(yīng)該是通過調(diào)節(jié)耦合縫參數(shù)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(diào)諧模塊對(duì)諧振腔特性的影響。并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種耦合縫上的調(diào)諧結(jié)構(gòu), 分析了調(diào)諧結(jié)構(gòu)的不同參數(shù)對(duì)模式特性的影響。采用三維計(jì)算軟件的模擬仿真結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)能夠?qū)�工作在模的雙間隙耦合腔進(jìn)行調(diào)諧, 改變重疊模式輸出腔阻抗頻率特性, 同時(shí)減小對(duì)間隙場(chǎng)形的影響, 驗(yàn)證了該調(diào)諧結(jié)構(gòu)的有效性。

　　本文通過微波電路理論計(jì)算分析了耦合縫參數(shù)對(duì)雙間隙耦合腔不同模式特性參數(shù)的影響, 并設(shè)計(jì)了加載在耦合縫上的諧振腔調(diào)諧結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)可以對(duì)工作在模式和重疊模式的雙間隙耦合腔進(jìn)行調(diào)諧, 在一定范圍內(nèi)改變諧振腔的工作頻率, 對(duì)于工作重疊模式的寬帶輸出腔還可以實(shí)現(xiàn)兩種窄帶高效率和寬帶低效率兩種工作狀態(tài)。同時(shí)能夠減小調(diào)諧結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的諧振腔間隙的場(chǎng)型形變。通過模擬仿真驗(yàn)證了理論分析的合理性, 同時(shí)發(fā)現(xiàn), 為保證諧振腔擁有高的特征阻抗值, 需使調(diào)諧模塊厚度和角度尺寸小。本文的工作對(duì)雙間隙耦合腔及更多間隙耦合的高頻電路的研制和進(jìn)一步拓展速調(diào)管輸出段帶寬具有重要的參考意義。

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