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三轴速调管放大器(TKA)是高功率微波在X波段实现相干功率合成的一种重要器件,TKA工作过程中可能出现的自激振荡会对其性能造成严重影响。因此,开展TKA中自激振荡的诊断技术研究对于分析和抑制自激振荡具有重要意义。本论文提出了一种基于透波介质和金属镀层的新型波导耦合结构,在对该结构进行理论分析和仿真研究的基础上,设计了TKA自激振荡诊断系统,开展了单间隙输出腔TKA和双间隙输出腔TKA自激振荡频率、模式、脉宽及功率比等方面的实验研究。论文的主要内容如下:1、介绍了TKA群聚腔内的自激振荡特性,分析了采用磁探针和耦合孔两种方法对自激振荡进行诊断的可行性。结果表明,磁探针虽然使用灵活,但存在响应频率受限,造价高等缺点;传统的耦合孔结构基本可以适应自激振荡使用要求,但存在结构复杂、真空密封困难等问题。2、提出了一种基于透波介质和金属镀层的新型波导耦合结构,该结构具有外形简单紧凑,无需外部密封等优点。利用CST仿真软件,对耦合孔半径、耦合孔厚度和高分子层厚度等影响耦合度的参数进行了研究。结果表明,耦合孔半径和厚度对耦合度影响较大,耦合孔半径大于2mm时,出现多个谐振点,根据仿真结果并结合具体加工工艺,确定耦合孔半径为2mm,厚度为0.1mm,高分子层厚度为3mm,在9.375GHz时设计耦合度约-35dB。利用三维粒子模拟软件,对耦合器在热腔条件下的性质进行了研究,并对耦合器在X波段TKA上的应用进行了模拟,仿真结果显示,该耦合器可以实现对TKA腔内X波段自激振荡的诊断。3、根据自激振荡诊断需求,完成了对耦合器的加工,并利用矢量网络测试仪进行了冷腔实验,结果表明,在9.375GHz时,器件耦合度为-25.68dB,在11.5GHz时,器件耦合度为-32.07dB,满足设计要求。搭建了基于耦合器的TKA自激振荡诊断系统,进而分别对单间隙和双间隙TKA进行了在线诊断,实验结果表明,对单间隙TKA来说,在其工作导引磁场范围内,漂移管内的自激振荡频率主要为9.92GHz和10.85GHz,其在漂移管内对应的模式分别为TE21模式和TE51模式,自激振荡总功率约为500W。对双间隙TKA来说,在其工作导引磁场范围内,漂移管内的自激振荡频率主要为9.36GHz和10.91GHz,其在漂移管内对应的模式分别为TEM模式和TE51模式,自激振荡总功率在10kW量级,并且TE51模式的自激振荡随磁场增加而逐渐减小。