回旋返波管的研究.pdf

1、直到今天，回旋器件在高功率領域有著無可替代的地位。其中回旋返波管在高功率微波源上具有重大應用價值和前景，國際上很重視對它的理論研究和工程實現(xiàn)。回旋返波管具有連續(xù)調諧和寬頻帶等顯著優(yōu)勢，但是也有自身不可避免的缺憾：一是軸向速度零散，導致工作不穩(wěn)定和互作用效率受影響；二是工作效率低，電子群聚隨互作用長度越來越好但高頻場卻反向增長，使得能量交換效率低。
　　本文以線性和非線性理論對Ku波段回旋返波管高頻結構進行了詳細分析和計算，通過理論

2、分析、數(shù)值計算、編程優(yōu)化和模擬仿真等方面進行了研究分析。主要內(nèi)容包括：
　　1.對回旋管線性理論進行了詳細研究，選擇合適參數(shù)計算返波相關參數(shù)。先進行工作模式選擇，對TE幾個候選模式通過耦合系數(shù)對比，選取TE01為工作模式；然后推導了回旋管線性理論，得到了任意波導回旋脈塞普遍色散方程；接著選擇適合的電子注參數(shù)和外加磁場B0等導出了圓波導回旋返波管色散方程，并進行了編程計算；最后得到了色散曲線、線性增益、起振長度和起振頻率等相關參數(shù)。

3、
　　2.對回旋管非線性理論進行了比較詳細的研究和推導。先給出了冷波導和熱波導場方程，進行推導換算得到高頻場幅值與電子注諧波電流關系式；然后進行坐標變換，用回旋中心坐標系描述電子運動方程；接著導出了高頻場對電子作用力的表達式和用位函數(shù)?來表達的高頻場方程；再分析了電子動能沿互作用電流的分布；最后得到了非線性一階微分方程組。
　　3.結合回旋管非線性一階微分方程組，導出了回旋返波管注-波互作用自洽方程組。選擇32個電子作為宏電