X波段雙頻相對論返波振蕩器的研究.pdf

1、高功率微波技術(shù)是高功率微波武器的關(guān)鍵技術(shù)之一，而高功率微波源是各種高功率微波系統(tǒng)的核心部件。用相近的雙頻或多頻高功率微波波束產(chǎn)生拍頻后用于攻擊電子系統(tǒng)，高功率微波效應(yīng)閾值將大大下降。雙頻高功率微波源(包括雙頻相對論返波振蕩器)的研究剛處于起步階段，國內(nèi)外極少見到相關(guān)的報道。本文提出了雙頻同軸相對論返波振蕩器的設(shè)想。通過建立雙頻理論模型，對雙頻微波信號產(chǎn)生的物理機理、形成過程、電子束與微波在高頻結(jié)構(gòu)內(nèi)的線性及非線性作用等基本物理過程進行深

2、入的理論分析，并采用數(shù)值計算和粒子模擬方法，分析探討雙頻微波信號的物理過程，優(yōu)化和完善雙頻相對論返波振蕩器的高頻結(jié)構(gòu)。本文的主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面： 一、介紹了高功率微波研究背景，概括了相對論返波振蕩器國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，概括了雙頻高功率微波器件的研究動態(tài)，進而闡述了雙頻相對論返波振蕩器的研究目的和研究意義。 二、以雙頻相對論返波振蕩器為研究內(nèi)容，通過對相對論返波振蕩器非均勻慢波結(jié)構(gòu)的分析，在闡述慢波結(jié)構(gòu)參數(shù)選取原則后

3、，初步建立了雙頻輸出所采用的慢波結(jié)構(gòu)理論模型。 三、推導(dǎo)了在冷腔時的TM0n模式色散方程，并數(shù)值求解了兩段式同軸波紋慢波結(jié)構(gòu)TM0n模色散曲線，初步分析了器件X波段雙頻高功率微波輸出的產(chǎn)生機理，分析中考慮了電子注在慢波結(jié)構(gòu)第二段工作效率不變和下降時的雙頻工作點情況；對該結(jié)構(gòu)進行了粒子模擬驗證，結(jié)果表明考慮電子注在慢波結(jié)構(gòu)第二段內(nèi)互作用效率稍有下降更接近該結(jié)構(gòu)雙頻器件中的注-波互作用實際情況。 四、推導(dǎo)熱腔色散方程和耦合阻

4、抗方程，通過數(shù)值計算，對熱色散方程和耦合阻抗方程求解，分析慢波結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)對相對論返波振蕩器的增長率的影響。為分析雙頻相對論返波振蕩器的微波輸出頻率的影響因素，本文推導(dǎo)了慢波結(jié)構(gòu)中的微波輸出頻率表達(dá)式，得出了微波頻率受電子束電壓、慢波結(jié)構(gòu)周期、慢波結(jié)構(gòu)平均半徑和慢波結(jié)構(gòu)幅度影響情況。 五、簡要介紹了粒子模擬的基本思路、基本步驟和診斷方法，對雙頻相對論返波振蕩器的物理模型進行了粒子模擬，并對相關(guān)影響參數(shù)進行了優(yōu)化分析。雙頻的模擬