高功率微波源中脈沖縮短現象的粒子模擬與機理研究.pdf

1、近年來，為了達到在某些領域對高功率微波技術的實用要求，讓高功率微波源能高效率地輸出高能量微波，研究者將研究重點從單純追求高的輸出峰值功率逐步轉向了延長輸出微波脈沖寬度，以提高輸出微波能量。但研究發(fā)現，此方法又面臨一個脈沖縮短的問題。要解決此問題，就必須深入探討在高功率微波源中普遍存在的脈沖縮短現象，找到引發(fā)此現象產生的根源。國際上對于此現象的研究在80年代開始萌芽，目前雖取得了一定成績，但對其物理機理的深層含義還不是很清楚，尚處于摸索階

2、段；而在我國，關于這一問題的研究則處于空白階段，因此本論文的工作具有一定的探索性質和創(chuàng)新意義。 本論文的主要內容和創(chuàng)新之處包括以下幾個部分： 第一：查閱了國內外大量有關高功率微波源中脈沖縮短現象的文獻，歸納分析了引起此現象產生的各種因素以及對此問題研究的發(fā)展趨勢，選定了具體研究對象、制定了研究方案。 第二：重點針對高功率相對論返波管(RBWO)中脈沖縮短現象的機理進行了研究。以歸納分析所得到的引發(fā)RBWO中出現脈

3、沖縮短的各種機制為理論指導，率先采用粒子模擬程序magic，針對其中數種可能引起RBWO中出現此現象的因素分別進行了模擬分析，討論了其中一些宏觀參量對輸出微波脈沖寬度的影響，探索了拓寬脈沖寬度的方法，為能夠輸出長脈沖高能量微波的高功率微波器件提供了優(yōu)化設計依據。 具體包括：RBWO中存在的中性氣體被強流電子注電離、RBWO內壁的爆炸發(fā)射、陰極等離子體膨脹致使所發(fā)射電子注半徑發(fā)生變化、以及電子注參量的脈動等因素，各自對輸出微波脈沖