60GHz，500kW大功率回旋振蕩管的設(shè)計(jì)與模擬.pdf

1、隨著對(duì)各種微波器件研究的不斷深入，在微波波段，微波器件得到了很大的發(fā)展和應(yīng)用，但當(dāng)工作頻率提高至毫米波及亞毫米波波段時(shí)，由于結(jié)構(gòu)，工藝材料和工作機(jī)理，普通微波管工作在這一頻段遇到了極大的困難，提高工作效率以及輸出功率上也遇到了嚴(yán)重的困難?；匦}塞器件的出現(xiàn)，在機(jī)理上突破和解決了傳統(tǒng)微波器件所遇到的困難，對(duì)毫米、亞毫米波波段的開拓和利用帶來了新的希望和巨大的推動(dòng)作用。 回旋管器件不僅結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單、體積小，而且能在很寬的頻率范圍

2、內(nèi)，特別是在毫米波及亞毫米波波段以多種方式產(chǎn)生高脈沖峰值功率與連續(xù)波功率，在毫米波電磁頻譜的開發(fā)方面，回旋管系列起著極其重要的作用?；匦茉诤撩撞ɡ走_(dá)、通信、電子戰(zhàn)、高功率微波武器研究、受控?zé)岷司圩儭⒏吣芰Ｗ蛹铀倨骷暗入x子體加熱等領(lǐng)域的誘人應(yīng)用前景，使回旋管的研究開發(fā)在國(guó)際上受到了高度重視，從而推動(dòng)了回旋管的發(fā)展。 從20世紀(jì)60年代后期開始，受控磁聚變實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用促進(jìn)了長(zhǎng)脈沖(最后是連續(xù)脈沖)高功率回旋管振蕩器的發(fā)展?；匦芄ぷ?/p>

3、頻率的選擇取決于聚變反應(yīng)堆中的磁場(chǎng)。一般情況下，在約束磁場(chǎng)中的靶物質(zhì)超過10萬攝氏度時(shí)，原子中的電子就脫離了原子核的束縛，形成等離子體。現(xiàn)今用于受控磁聚變實(shí)驗(yàn)的Tokamak裝置都是采用輔助的加熱源?；匦艿母吖β侍匦詻Q定了其可在Tokamak裝置中作為良好的加熱源?；匦艿拿}沖寬度開始相當(dāng)~于典型的等離子體約束時(shí)間，在現(xiàn)代的大型Tokamak裝置中，等離子體約束時(shí)間約為幾秒，未來的等離子體裝置要求的工作時(shí)間將為幾分鐘或者更長(zhǎng)，因此，將

4、需要連續(xù)波回旋管對(duì)等離子體裝置加熱目前，我國(guó)在核聚變研究裝置環(huán)流2號(hào)中需要一種工作頻率為60GHz，輸出功率為500kW的連續(xù)波回旋振蕩管用于等離子體加熱，本人論文工作在此背景之下展開。本文將以回旋管線性及非線性理論為基礎(chǔ)，借助計(jì)算機(jī)編程計(jì)算以及粒子模擬程序MAGIC，進(jìn)行模式選擇，計(jì)算出該回旋管起振電流，工作磁場(chǎng)、工作電流、互作用效率以及輸出功率，并根據(jù)輸出功率的要求，設(shè)計(jì)互作用腔的腔體參數(shù)。 最后通過MAGIC進(jìn)行模擬計(jì)算，