雙頻磁絕緣線振蕩器的理論與實驗研究.pdf

1、雙頻磁絕緣線振蕩器(Bifrequency Magnetically Insulated Transmission LineOscillator，BFMILO)是一種低阻抗正交場高功率微波器件，它不僅具有磁絕緣線振蕩器的優(yōu)點，還具有能夠穩(wěn)定地同時輸出兩個頻率的高功率微波(HPM)的特點，同時，能夠產(chǎn)生穩(wěn)定輸出的雙頻HPM器件是一個新興的研究方向，將具有重要的學術(shù)價值和實際應用，目前尚未見到相關(guān)報道。因此，論文提出了BFMILO的設想，建

2、立了BFMILO的模型，開展了理論分析、粒子模擬，優(yōu)化設計出了L波段BFMILO，并開展了原理性實驗研究，從理論和實驗上驗證了產(chǎn)生穩(wěn)定輸出雙頻率HPM的BFMILO的可行性。同時，論文還對BFMILO的相關(guān)技術(shù)以及其它雙頻及多頻高功率微波器件進行了初步的研究。
　　論文主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　1.介紹了HPM研究背景，MILO的基本原理及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，進而闡述了BFMILO的研究意義。
　　2.提出了通過

3、在旋轉(zhuǎn)對稱的常規(guī)單頻率MILO內(nèi)部設置諧振腔深度的角向分區(qū)來實現(xiàn)雙頻率HPM輸出的思想，建立了BFMILO的物理模型，分析了BFMILO的工作原理和工作特點，開展了L波段BFMILO的設計;并采用數(shù)值計算的方法研究了L波段BFMILO的高頻特性，得到了BFMILO的冷腔的諧振頻率，場分布，Q值等信息，分析結(jié)果表明:諧振腔深度的角向分區(qū)分別對應著BFMILO的兩個工作頻率，角向分區(qū)的諧振腔可以分區(qū)工作。
　　3.采用三維粒子模擬程序

4、對BFMILO進行了數(shù)值模擬研究與優(yōu)化設計，研究了輸出微波功率以及輸出微波頻率與輸入電壓的關(guān)系，以及微波的頻譜特性;并研究了角向分區(qū)不同比例的BFMILO的微波產(chǎn)生特性，得到了熱腔條件下的微波場分布，電子的相空圖，輸出微波的總功率和微波頻率的變化等特性。在電子束電壓為530 kV，電流為45.5 kA的條件下，所優(yōu)化設計出的L波段BFMILO輸出的雙頻微波信號頻率分別為1.28GHz和1.50 GHz，周期平均功率約為2.65 GW，功

5、率效率約為11％，兩個頻率譜的幅度相差約0.4 dB。粒子模擬研究進一步揭示了BFMILO內(nèi)束-波互作用分區(qū)工作的規(guī)律。
　　4.開展了L波段BFMILO的實驗研究，建立了L波段BFMILO的實驗系統(tǒng)和測量系統(tǒng)，開展了二極管與陰極材料的發(fā)射特性研究，熱測試了BFMILO的輻射方向圖，通過輻射場功率密度積分得到了微波的總功率，首次得到了穩(wěn)定的雙頻率的L波段BFMILO。在電子束電壓約為420 kV，管電流約為34 kA的條件下，L波