同軸波導CARM放大器的非線性研究.pdf

1、高功率毫米亞毫米波源,在雷達、等離子體加熱、高能加速器、通信等方面,有著重要的應用前景,一直以來受到各國的重視.建立在電子回旋脈塞機制上的器件—回旋自諧振脈塞,能夠長距離維持諧振條件,從而獲得高功率及效率.基于此優(yōu)點,近年來,對其在理論、實驗,及計算機模擬上已經做了大量的分析,并且取得了相當?shù)倪M展.隨著功率的不斷提高,器件的散熱成了一個難題;同時,所設計的波導腔尺寸較小,因而加工上也面臨著一些困難.解決這些問題的一個方法就是采用體積較大

2、的腔體,這就需要器件工作在高次模式下.但是,此時腔體內的模譜較密,激烈的模式競爭使器件的工作性能不穩(wěn)定.解決這個困難的方法之一就是使用同軸波導.在圓柱腔體內插入一個內導體將會使工作模式附近的模譜變稀,從而有效的抑制模式競爭.這就是該文要研究的主要對象—同軸波導回旋自諧振脈塞放大器.首先,從一般波動方程出發(fā),推導出了圓柱腔回旋自諧振脈塞放大器的自恰理論模型,該理論模型可以反映波導腔中的波束互作用過程.基于該模型,編寫了圓柱腔回旋自諧振脈塞

3、放大器單模波束互作用計算程序,并對麻省理工學院的一個實驗進行了非線性模擬.在考慮和不考慮搖擺器作用的兩種情況下,與文獻結果比較一致,從而也證實了程序的可靠性.其次,構造了同軸波導回旋自諧振脈塞放大器的自恰理論模型.在前面工作的基礎上,編寫了相應的自恰非線性模擬程序.根據(jù)線性理論得到的一組參數(shù),用該程序對工作模式為TE<,28,16>,頻率為140GHz的同軸回旋自諧振脈塞放大器進行了數(shù)值模擬,非線性計算的結果證實和補充了線性理論得到的結