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35GHz三次谐波复合腔回旋管理论及模拟研究

从线性理论和非线性理论的角度,对三次谐波复合腔回旋管的高频场分布、注—波互作用、起振、模式竞争以及电子注偏心对注—波互作用的影响进行了深入细致的研究。首先用模式耦合理论研究了渐变复合腔中高频场纵向分布所满足的普遍方程,并进行了数值求解。然后,从一般有源传输线方程出发,推导出了渐变复合腔回旋管的自洽理论模型,该理论模型考虑了复合腔过渡段中模式的耦合。在冷腔研究的基础之上,用自洽场理论模拟了三次谐波35 GHz复合腔回旋管,工作模式为TE_(61)/TE_(62)。分析了多种尺寸因素对复合腔回旋管性能的影响,优选出的腔体尺寸用于加工8mm三次谐波回旋管并进行了热测实验;探索了多种工作参数对复合腔回旋管工作性能的影响,为回旋管的热测试验提供了理论依据。其次,在第三章中用动力学理论分析了三次谐波突变结构复合腔回旋管中的注-波互作用,选取了工作点;建立了突变复合腔回旋管的自洽非线性理论模型,该模型既考虑了电子和高频场的自洽相互作用又考虑了  (本文共125页) 本文目录 | 阅读全文>>

西南交通大学
西南交通大学

同轴腔回旋管准光学模式转换器

兆瓦级回旋管通常工作在低损耗的高阶腔体模式下。高阶腔体模式实际上不适于自由空间的传输,因为在该传输过程中存在严重的衍射和极化损耗,所以必须将该模式转换成基模高斯束。应用传统的模式转换器,对高阶模进行模式的降阶转换将导致转换器中的波导半径非常大,在波导中将产生模式竞争,所以实际上是不可行的。因此必须采用准光学模式转换器完成高阶腔体模到基模高斯束的转换。本论文的工作主要是为德国卡尔斯鲁尔研究中心的工作在170GHz、工作模式为TE_(34,19)模、功率为2兆瓦的连续波同轴腔回旋管设计准光学模式转换器。本论文的工作由国际热核实验反应堆(ITER)的EFDA项目(TW5-THHE-CCGDS2)资助。准光学模式转换器是由开口波导天线(发射器)与镜面系统所组成。用于波纹壁发射器的一般设计方法可以获得具有较高高斯模式含量的输出波束。基于纹壁发射器的该一般设计方法,在论文第二章中导出了缩短的扰动长度和与扰动长度相匹配的扰动幅度的数学表达式,...  (本文共108页) 本文目录 | 阅读全文>>

电子科技大学
电子科技大学

回旋管电子光学系统的研究

回旋管作为毫米波、亚毫米波源,具有高峰值功率、高效率,适当带宽等特点,在高性能毫米波雷达、毫米波定向能武器系统、毫米波通信、等离子体加热等军用、工业应用方面发挥着越来越重要的作用。美国、俄罗斯、德国、法国、瑞士、英国及日本等国在回旋管的研究和开发方面都投入了大量的人力物力,中国自七十年代末开始也一直在进行跟踪研究,2001年,本课题组在导师李宏福教授的带领下成功的研制出了世界上第一支8mm三次谐波永磁包装回旋管。本文结合“九·五”军事预研重点项目、“十·五”军事预研项目和高技术“863”重点项目等开展工作,对回旋管的电子枪系统、收集极系统和注波互作用系统进行了深入的理论研究和实验研究:1.从电磁场麦克斯韦方程、电子运动方程和电流连续方程出发,研究了强流电子光学数值模拟理论,应用软件工程学理论和面向对象技术(OA)编制了回旋管降压收集极系统数值模拟软件。软件具有计算精度高,计算速度快,用户界面友好等特点。2.研究了强流电子光学数值...  (本文共154页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(电子学研究所)
中国科学院研究生院(电子学研究所)

用于谐波倍增回旋管放大器的Ku波段输入耦合系统的研究

回旋管放大器通常工作在圆波导的高次模式,采用高次模工作的回旋管需要有相应的输入耦合系统来实现矩形波导基模(TE_(10)模)到圆波导高次模(通常为TE_(0n)模)的转换以完成信号的馈入。采用高次模式将不可避免地带来模式竞争,为了提高回旋管的性能参数,保证回旋管工作的稳定性、高效率和宽带宽,有效地抑制回旋管工作中寄生模式的振荡至关重要。如果回旋放大器采用的电路本身对某一特定的模式,如TE_(02)模,具有高度的模式选择性,而对其它的模式具有抑制作用, 这对放大器性能的改善非常有意义。本文研究的输入耦合系统就是这样一种具有模式选择特性的模式转换电路。该输入耦合系统工作在Ku波段,用来激励并传输TE_(02)圆电模,它包括三个主要部分:宽带盒型微波输入窗;同轴过渡耦合输入段和渐变开槽波导模式变换器。本文先从理论上对构成输入耦合系统的各主要组成部分进行了必要的分析:给出了求解盒型微波窗各关键几何尺寸的数学表达式;利用模式耦合理论,从...  (本文共118页) 本文目录 | 阅读全文>>

《电子学报》1985年05期
电子学报

鉴别回旋管输出成分的一种方法

近年来回旋管在核聚变实验中越来越广泛地被用作电子回旋共振加热实验的功率源。对实验结果的解释要求知道注入到等离子体中的波的成分,这首先要求知道回旋管输出的波的成分。另外,某些特殊的实验要求入射波是单一模式的线偏振的波,这就必须通过各种模式转换波导,将通常是多模波的回旋管输出转换成单模线偏振波。但是,模式转换波导的设计和调整是以谁确地知道回旋管输出的组成为前提的。可见对回旋管输出成份的鉴别,无论对回旋管本身的研究或应用,都是必须解决的一个重要问题。本文讨论如何从测量远场辐射花样入手来鉴别回旋管的输出成分,给出了一个一般的计算方法和一个简便的实验方法。所讨论的方法也可以直接用于大功率模式转换波导的.,测试或其它场合。}E入 远场辐射花样分析 我们考察的系统是:回旋管的输出无畸变地进人传输过模波导,后者是直径远大于波长的圆波导并且终端是开口的,能量直接向自由空间辐射。小功率下测量表明,这种过模波导的终端反图1坐标系射可忽略不计,远场条件...  (本文共6页) 阅读全文>>

《真空电子技术》1987年06期
真空电子技术

回旋管内冷阴极溅散离子泵的设计与应用

问题的提出 6 x009为8毫米工作于基波的回旋管。所需磁场在阴极区为1850高斯;互作用区为13500高斯,后者由超导磁场提供。为使磁场强度及其位形分布达到要求,管子最大外径不得超过90毫米。而且,超导杜瓦的高度达1800毫米以上,应用超导体测试,整个管子需全部浸没在杜瓦之中,因此不可能使用原有的管外钦泵。另外,回旋管排气时,只能用烘箱烘烤去气,除第一阳极以外,均不可利用电子轰击去气。回旋管要求工作于高电压、宽脉冲状态,功率密度接近1.skw/cmZ,管内零件放气在所难免且不易消除。 由于以上原因,重新设计一个钦泵是必不可少的。 我们充分利用了管子内部的空间,设计了一个新型的管内钦泵。工作原理与一般的冷阴极钦泵相同,利用管子工作的磁场,在3kV到skV电压下进行工作,以消除管子在测试过程中放出的气体。 在设计过程中,我们主要抓住卜面两个要点: ,.在管内有限的空间里,泵体结构不能太大的情况下,应尽量增加泵的抽速。 2.冷钦泵工...  (本文共5页) 阅读全文>>