W波段回旋速調(diào)管放大器模擬研究.pdf

1、回旋管是一類基于相對(duì)論電子回旋脈塞工作的快波器件,利用磁場(chǎng)中做回旋運(yùn)動(dòng)電子的相對(duì)論質(zhì)量效應(yīng),產(chǎn)生群聚并在滿足回旋脈塞諧振條件下產(chǎn)生注波換能。回旋管能夠產(chǎn)生高峰值功率和高效率,在毫米波段及亞毫米波段具有卓越的性能,作為高功率波源在國(guó)防科技與民用方面具有著巨大前景?；匦僬{(diào)管放大器功率、效率和增益高,并具有一定的帶寬,性能比較穩(wěn)定,廣泛應(yīng)用到毫米波通訊、雷達(dá)系統(tǒng)、高能物理及材料等領(lǐng)域,已經(jīng)發(fā)展為回旋管家族中最重要的成員之一,在國(guó)際上受到了廣

2、泛的關(guān)注。
　　本論文對(duì)W波段、TE01模式的回旋速調(diào)管放大器進(jìn)行了理論分析和數(shù)值模擬研究,并分別對(duì)磁控注入電子槍發(fā)射的電子注和互作用區(qū)的注波換能進(jìn)行了詳細(xì)研究。全文的主要研究如下:
　　1.以模式展開(kāi)和場(chǎng)匹配理論為基礎(chǔ),對(duì)回旋速調(diào)管高頻結(jié)構(gòu)中各諧振腔進(jìn)行了分析和計(jì)算,得到諧振腔初步結(jié)構(gòu)尺寸,分別建立了輸入腔、群聚腔和輸出腔模型,利用HFSS和CST分別進(jìn)行了建模仿真和優(yōu)化設(shè)計(jì),并討論了諧振腔的關(guān)鍵參數(shù)對(duì)諧振頻率及品質(zhì)因數(shù)Q

3、等參量的影響,得到了94GHz、工作模式為T(mén)E01模的模式純度較高的諧振腔。
　　2.對(duì)磁注入電子槍進(jìn)行了相關(guān)研究和設(shè)計(jì),根據(jù)理論推導(dǎo)得到電子槍初步結(jié)構(gòu)尺寸,建立了單陽(yáng)極電子槍模型,利用粒子模擬軟件MAGIC進(jìn)行了模擬和仿真,并討論了相關(guān)參數(shù)對(duì)電子注的影響,得到了電子注參數(shù)符合注波互作用要求的結(jié)果。
　　3.根據(jù)優(yōu)化得到的各諧振腔結(jié)果,建立了腔壁加載損耗介質(zhì)的高頻系統(tǒng)粒子模型,利用MAGIC軟件對(duì)注波互作用進(jìn)行了數(shù)值模擬仿真