Ka波段強(qiáng)流帶狀注相對論速調(diào)管放大器的高頻系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來,高能粒子加速器對緊湊化及高梯度的迫切需求推動了以速調(diào)管為代表的微波源的發(fā)展。但是對于常規(guī)圓柱結(jié)構(gòu)的速調(diào)管,更小的電子注尺寸和更高的注電流要求使得此類微波器件因輸出功率隨著頻率的上升急劇下降,在向高功率、高頻率和高效率的方向發(fā)展時受到了極大的限制。帶狀注速調(diào)管采用寬高比很大的帶狀電子注以降低電子注的空間電荷效應(yīng),從而提升空間電荷限制流和功率容量,是一種在微波毫米波波段有很大發(fā)展?jié)摿Φ碾娬婵掌骷?。本論文運(yùn)用理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的

2、方法,對Ka波段強(qiáng)流帶狀注相對論速調(diào)管放大器高頻系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究。
　　首先深入研究了Ka波段帶狀注速調(diào)管放大器啞鈴型諧振腔和三間隙擴(kuò)展互作用腔的高頻特性。計(jì)算了諧振腔的工作模式和競爭模式的頻率特性、場分布,并初步確定了諧振腔的尺寸。重點(diǎn)分析了腔體尺寸變化對諧振腔高頻特性的影響和三間隙腔兩種工作模式的優(yōu)劣。
　　其次采用一維小信號理論,從基本的運(yùn)動學(xué)理論出發(fā),分析了帶狀注速調(diào)管諧振腔間隙注波互作用過程和電子注與本征模場凈

3、能量交換隨渡越時間變化的關(guān)系,推導(dǎo)出了諧振腔工作在2π模時電子負(fù)載電導(dǎo)和效率關(guān)系式。
　　然后采用時域仿真方法研究了Ka波段帶狀注速調(diào)管放大器的高頻特性。重點(diǎn)研究耦合孔對輸入腔頻率、場分布和Qext值的影響,找出它們的規(guī)律,為Ka波段帶狀注速調(diào)管放大器的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。同時,進(jìn)行了輸入腔饋入方式的對比,分析表明雙邊饋入方式要明顯優(yōu)于單邊饋入方式。接著闡述了對中間腔進(jìn)行調(diào)諧、輸出腔使用準(zhǔn)光輸出結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)方面的考慮。
　　最后