X波段低磁場高效率返波振蕩器的研究.pdf

1、本文主要研究了X波段低磁場、高效率波紋返波振蕩器，圍繞以下一些工作展開： (1)從研究非均勻慢波結(jié)構(gòu)入手，詳細討論了非均勻慢波結(jié)構(gòu)的特性，從波紋幅值和波紋周期這兩個波紋慢波結(jié)構(gòu)的重要參量角度闡述了非均勻慢波結(jié)構(gòu)對改善電子注與電磁慢波的互作用效率，提高返波管輸出功率的作用。進而建立了非均勻波紋慢波結(jié)構(gòu)返波管的線性理論，給出非均勻慢波結(jié)構(gòu)返波管中起振電流的計算表達式。 (2)接著討論了大尺寸慢波結(jié)構(gòu)返波管的模式競爭問題，介紹

2、了幾種常見的模式選擇手段。重點分析了諧振式反射腔模式選擇器，給出了一種諧振反射腔的設(shè)計方法、設(shè)計過程，并對設(shè)計出的帶諧振反射腔的RBWO進行了粒子模擬。該部分的工作主要是與下文的一種具有優(yōu)異性能的同軸波紋返波管進行比較。 (3)重點分析了同軸波紋慢波結(jié)構(gòu)的高頻特性，主要從色散曲線的角度研究了該結(jié)構(gòu)中的TM01模式的傳輸特性。詳細研究了波紋幅值，波紋周期長度，內(nèi)置同軸導(dǎo)體半徑對返波管高頻特性的影響。緊接著建立了同軸波紋RBWO的線

3、性理論，用粒子模擬的方法研究了電子注參數(shù)，如電壓，電流，電子注位置，電流密度，聚束磁場對返波管輸出功率，工作頻率的影響。 研究結(jié)果表明該種器件具有一系列突出優(yōu)點，同軸結(jié)構(gòu)中內(nèi)導(dǎo)體的存在使系統(tǒng)截止頻率顯著升高，故系統(tǒng)尺寸可比普通波紋波導(dǎo)慢波系統(tǒng)大得多，具有很大的功率容量，并且可以采用大半徑電子注，在工作電流不變的情況下空間電荷效應(yīng)大幅度降低，因而可工作在低磁場狀態(tài)。同軸波紋波導(dǎo)內(nèi)場分布也有利于實現(xiàn)高效的注波互作用，聚束磁場僅需要數(shù)