X波段低磁場相對論返波管研究.pdf

1、在相對論返波管振蕩器（RBWO）的研究過程中，發(fā)現(xiàn)相對論電子束在器件中傳輸需要磁場對其約束與引導(dǎo)，絕大部分RBWO需要3T以上引導(dǎo)磁場。一般的脈沖螺旋管磁體通常只能工作在單次脈沖狀態(tài)，制約了RBWO的重復(fù)頻率工作，為了實(shí)現(xiàn)器件的重復(fù)頻率運(yùn)行，則需要采用超導(dǎo)磁體來提供引導(dǎo)磁場，或者從器件設(shè)計(jì)上研制低磁場RBWO，由于超導(dǎo)磁場系統(tǒng)體積龐大對高功率微波源（HPM）系統(tǒng)小型化的發(fā)展極為不利，因而本文從器件設(shè)計(jì)上降低RBWO引導(dǎo)磁場，對器件在低磁

2、場條件下工作進(jìn)行了詳細(xì)研究。
　　首先，從回旋共振理論分析相對論返波管工作的磁場要求，對RBWO低磁場條件下工作進(jìn)行了理論研究，分析相對論返波管工作在低磁場條件下的原因以及研究慢波結(jié)構(gòu)的色散特性；考慮零階空間諧波并從單波假設(shè)與微擾假設(shè)理論出發(fā)推導(dǎo)了相對論返波管振蕩器產(chǎn)生的微波功率與引導(dǎo)磁場之間關(guān)系。
　　其次，基于永磁磁體的參數(shù)，結(jié)合高功率微波器件的優(yōu)點(diǎn)，通過粒子模擬軟件Magic完成了X波段低磁場相對論返波管的設(shè)計(jì)并對其進(jìn)

3、行了粒子模擬研究。分析慢波結(jié)構(gòu)、二極管電壓和電流對返波管振蕩器工作特性的影響，優(yōu)化器件參數(shù)，通過對器件結(jié)構(gòu)采用非均勻慢波結(jié)構(gòu)大大提高了束波轉(zhuǎn)換效率。通過PIC粒子模擬能夠得到輸出微波功率1.11GW，束波轉(zhuǎn)換效率30％。
　　最后，通過脈沖螺線管磁體提供單次脈沖磁場對低磁場相對論返波管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，為永磁包裝RBWO提供必要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在RBWO得到穩(wěn)定微波輸出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)下，文章通過Magic軟件對RBWO在類似永磁磁場分布下進(jìn)