高功率微波源中脈沖縮短現(xiàn)象的粒子模擬與機(jī)理研究.pdf

1、近年來，為了達(dá)到在某些領(lǐng)域?qū)Ω吖β饰⒉夹g(shù)的實(shí)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(diǎn)從單純追求高的輸出峰值功率逐步轉(zhuǎn)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(xiàn)，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(xiàn)象，找到引發(fā)此現(xiàn)象產(chǎn)生的根源。國際上對于此現(xiàn)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(jī)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(guān)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(zhì)和創(chuàng)新意義。 本論文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新之處包括以下幾個部分： 第一：查閱了國內(nèi)外大量有關(guān)高功率微波源中脈沖縮短現(xiàn)象的文獻(xiàn)，歸納分析了引起此現(xiàn)象產(chǎn)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(diǎn)針對高功率相對論返波管(RBWO)中脈沖縮短現(xiàn)象的機(jī)理進(jìn)行了研究。以歸納分析所得到的引發(fā)RBWO中出現(xiàn)脈

3、沖縮短的各種機(jī)制為理論指導(dǎo)，率先采用粒子模擬程序magic，針對其中數(shù)種可能引起RBWO中出現(xiàn)此現(xiàn)象的因素分別進(jìn)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(shè)計(jì)依據(jù)。 具體包括：RBWO中存在的中性氣體被強(qiáng)流電子注電離、RBWO內(nèi)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