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回旋管

本文介绍回旋管家谱从磁控管到回旋管的微波电子管中回旋加速辐射的受激发射以及回旋管结构。还  (本文共10页) 阅读全文>>

中国工程物理研究院
中国工程物理研究院

140GHz回旋管理论与实验研究

回旋管是毫米波段实现高峰值功率和高平均功率最有潜力的电真空器件之一,在磁约束聚变等离子体加热、定向能武器和材料处理等领域有重要应用需求。当前回旋管正向着更高单管连续波功率、更高频率、更优调谐能力、更高效率和更好的连续运行稳定性的方向发展,本论文旨在探索提升回旋管单管功率和调谐能力的技术途径,并实验探索回旋管连续运行稳定性的影响因素,重点围绕140GHz频点开展了相关的理论计算、数值模拟和实验研究工作。作为论文所有研究工作的基础,首先基于回旋管理论完成了系列设计程序的编写,其中包括电子枪设计程序、腔体冷参数计算程序、单模稳态计算程序和多模时域计算程序等,并着重对单模稳态计算程序和多模时域计算程序开展了校验工作,验证了程序的正确性。其次,论文优选TE34,10-模式为工作模,开展了更高单管功率回旋管的研究。为了解决制约超高阶模稳定工作从而限制整管功率提升的模式竞争问题,论文对该回旋管开展了系统的竞争状态分析,提出并验证了两种抑制模式...  (本文共143页) 本文目录 | 阅读全文>>

电子科技大学
电子科技大学

高功率太赫兹回旋管准光模式变换器的研究

太赫兹(THz)科学技术是当前最受关注的国际学术前沿领域之一,为各国优争相抢占的科技制高点,它的发展对提高国家科技实力、促进国民经济发展、维护国土安全和社会安定都具有前瞻性、战略性和全局性的重大意义。近年来,THz回旋管作为THz频段高功率辐射源受到了广泛关注,它解决了THz科学技术的发展和应用受制于缺乏稳定高效高功率THz辐射源的问题。回旋管是一种典型的相对论电子学快波器件,它产生高功率THz波的原理是电子注在纵向磁场中回旋与高频角向电场互相作用后产生受激辐射,又称为电子回旋脉塞。在各国的努力下,回旋管朝着更高输出功率和频率的方向发展,它的工作模式通常要选用高阶模式以增加谐振腔的功率容量、减少欧姆损耗。这种高阶模式不利于THz波的远距离传输和应用,需要采用模式变换器将这些高阶波导模式转换成更利于传输的低阶波导模式或者是高斯波束。由于传统的波导模式变换器尺寸大不利于紧凑设计而且模式变换过程中模式竞争和损耗严重。而具有结构简单、设...  (本文共117页) 本文目录 | 阅读全文>>

清华大学
清华大学

W波段三次谐波回旋管理论与实验研究

回旋管能在毫米波乃至THz频段产生千瓦甚至兆瓦级连续波相干辐射,具有重要应用价值。由于传统的基波回旋管对工作磁场要求苛刻,应用价值受到限制。采用谐波回旋管能有效降低磁场要求。但是,谐波回旋管面临低次谐波模式的严重竞争,往往难以实现单模工作。针对这一问题,本论文采用具有模式选择性的iris谐振腔和PBG谐振腔,开展了W波段三次谐波回旋管理论分析、数值模拟和实验研究。为了选择性增加谐波模式的绕射品质因子,论文分析了iris谐振腔对模式绕射品质因子的影响。线性理论分析表明采用iris谐振腔能够选择性增大谐波模式的绕射品质因子,从而选择性降低谐波模式的起振电流。而绕射品质因子的增加,使得更多电磁场能量约束在腔体内,能够增强束波互作用。因此,iris谐振腔有利于谐波模式的起振。自洽非线性理论分析结果表明iris结构可以增加三次谐波模式的工作磁场范围,并且能明显提高束波互作用效率。为了降低腔内模式密度从而避开模式竞争,在iris谐振腔中工作...  (本文共118页) 本文目录 | 阅读全文>>

电子科技大学
电子科技大学

回旋管注波互作用非线性理论与模拟研究

回旋管是一类具有重要发展前景的毫米波器件,能在毫米波及亚毫米波波段产生高功率、高效率和高增益,性能稳定,有一定的带宽,广泛应用在高功率雷达、电子对抗、微波武器、通信等领域,是目前电真空器件的热点研究对象之一。回旋管的注波互作用情况决定了回旋类器件的电子效率和主要的工作性能。是回旋类器件研究的关键内容,也是目前研究最为广泛的课题之一。各国学者开发了一系列可用于回旋管注波互作用的模拟与优化设计程序。本论文在深入了解回旋管的研究现状、发展方向及应用前景的基础上,对回旋管的注波互作用非线性理论进行了研究。主要工作和创新点如下:1.从基本的电磁场理论出发,推导出回旋管中电子注与高频场相互作用的自洽非线性方程组,建立了回旋振荡管、回旋速调管以及回旋行波管均适用的注波互作用自洽非线性理论模型。该模型采用简化的电磁场描述方法,用波导中横向电磁场的本征模式的叠加表示电磁场。相应地,将麦克斯韦方程组简化为各模式电压复振幅与电流复振幅关于时间和轴向坐...  (本文共133页) 本文目录 | 阅读全文>>

西南交通大学
西南交通大学

太赫兹同轴腔高阶模式回旋管振荡器多模非线性研究

太赫兹波泛指频率介于远红外和微波频段之间的电磁辐射,由于其在电磁波谱中所处的特殊位置,因而具备许多独特性质,在雷达、通信、材料处理、成像等领域有着广泛的应用前景。随着太赫兹波应用的日益广泛,研制有效的太赫兹辐射源成为世界各国在该领域的研究热点之一。基于电子回旋受激辐射原理发展起来的快波回旋器件——回旋管,被认为是目前最能获得高功率(上百千瓦及以上)输出的太赫兹辐射源。工作在太赫兹频段的传统圆柱腔回旋管工作在低阶模式,横向尺寸较小,这给加工及散热带来一定困难,导致输出功率受到限制。而采用同轴结构的回旋管谐振腔,由于其特殊结构可以抑制高阶模式竞争,进而可以增大其腔体横向尺寸,从而可以获得更大的功率输出。目前,关于同轴腔回旋管的实验研究,主要是为国际热核聚变(ITER)提供高功率电磁辐射源,其频率最高为170GHz,功率可达2.2MW。而对此结构下更高频率辐射的回旋管的研究,尚未见诸报道。同轴腔回旋管要获得高功率太赫兹波输出,有两个须...  (本文共105页) 本文目录 | 阅读全文>>