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输出窗是高功率回旋管的关键部件之一。它的好坏直接影响着回旋管的性能,甚至整管研制的成败。因此,设计出低反射、能够传输高频率的回旋管输出窗是研制回旋管的一项重要工作,本文在前人工作的基础上设计出了三种适用于3mm波段、传输功率为50kW的回旋管输出窗,主要做了以下几方面的工作:首先,概述了在设计回旋管输出窗中常用到的微波网络知识及输出窗片介质材料的要求;比较了几种常见介质材料的特点。然后通过对常规盒型窗的近似计算公式的改进,得出了适用于较高频率的厚盒型窗的近似计算公式;并借助高频仿真软件Ansoft HFSS就盒型输出窗结构参数对输出特性的影响作了详细的分析;依据前面的计算公式和分析结果设计出了适用于3mm波段传输功率为50kW的回旋行波管盒型输出窗。其次,在已有的圆波导输出窗理论的基础上,编写了基于FORTRAN语言的圆波导输出窗优化计算程序,并用它对圆波导输出窗各结构参数进行了详细的分析;将数值计算结果和Ansoft HFSS模拟结果进行了比较,吻合的较好。最后设计出了适用于3mm波段传输功率为50kW的回旋振荡管输出窗,该输出窗的中心频率94GHz,在92.6—95.4GHz内,驻波比小于1.1,带宽2.4GHz。对于工作于单频率点的回旋振荡管,这个带宽是可以符合要求的。再次,分析了一种三层介质矩形高频窗,通过理论计算得到了各层介质的厚度值,然后分别用高频仿真软件Ansoft HFSS和CST进行了模拟比对,两个软件模拟结果吻合的很好,得到的驻波比随频率变化关系曲线表明:该窗中心频率在92GHz,在VSWR＜1.15下,带宽约16GHz(17.4%)。由于其带宽较好,且总体介质厚度较大,所以是回旋行波管输出窗的理想选择。最后,对以上三种输出窗介质表面的电场分布进行了分析,给出了大量的介质表面电场强度分布图和横向电场矢量图;在对输出窗平均传输功率容限分析的基础上,计算了所设计的盒型窗片和圆波导窗片介质表面的温度差。