單頻多模磁絕緣線振蕩器的理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在全面調(diào)研磁絕緣線振蕩器(MILO)理論的基礎(chǔ)上,結(jié)合器件自身工作特點(diǎn),首次提出了一種可以在模式競(jìng)爭(zhēng)時(shí)保持頻率穩(wěn)定的器件—單頻多模MILO。單頻多模MILO是一種低阻抗正交場(chǎng)高功率微波器件,它不僅具有MILO不需要外加磁場(chǎng),體積小的優(yōu)點(diǎn),還具有在模式競(jìng)爭(zhēng)下能夠輸出穩(wěn)定頻率的高功率微波(HighPower-Microwave,HPM)的特點(diǎn)。能夠產(chǎn)生多個(gè)模式且頻率單一的微波的器件是HPM的一個(gè)新興的研究方向,首先這種器件能夠避免模式競(jìng)爭(zhēng)引

2、起的微波頻率不純,達(dá)到更好的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?同時(shí)微波遠(yuǎn)場(chǎng)具有多種模式的方向圖特點(diǎn),能夠在模式競(jìng)爭(zhēng)發(fā)生時(shí)實(shí)現(xiàn)大范圍的輻射,而目前國(guó)內(nèi)外暫無(wú)相關(guān)的研究,因此該研究在MILO研究領(lǐng)域具有一定的推動(dòng)作用。論文提出了單頻多模MILO的實(shí)現(xiàn)方式并建立了單頻多模MILO的模型,結(jié)合冷腔和熱腔的分析,優(yōu)化設(shè)計(jì)出了工作在1.22GHz的一套單頻多模MILO,并在現(xiàn)有的條件下開(kāi)展了實(shí)驗(yàn),對(duì)不同角度的功率密度進(jìn)行了測(cè)量,最終驗(yàn)證了這種多種模式工作時(shí)產(chǎn)生單一頻率的H

3、PM的MILO的可行性。同時(shí),論文還討論了MILO適應(yīng)環(huán)境時(shí)的一些技術(shù),提出了兩種具有特點(diǎn)的新型MILO。
　　 以下是論文研究的主要內(nèi)容:
　　 從HPM的開(kāi)始,介紹了MILO的優(yōu)點(diǎn)、基本原理及國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,介紹了MILO常用的研究方法,并闡述了單頻多模MILO的研究意義。
　　 從MILO慢波結(jié)構(gòu)入手,結(jié)合器件中束波作用機(jī)理,提出了單頻多模MILO的思路。根據(jù)MILO設(shè)計(jì)時(shí)各個(gè)參數(shù)的選取方法,設(shè)計(jì)并優(yōu)化了一

4、套工作頻率為1.22GHz的L波段MILO,并通過(guò)對(duì)慢波結(jié)構(gòu)2維周期化實(shí)現(xiàn)單頻多模輸出。利用開(kāi)放腔高頻分析對(duì)單頻多模MILO的可行性進(jìn)行了證明,同時(shí)對(duì)其進(jìn)行了3維數(shù)值模擬:在自激發(fā)引起的模式競(jìng)爭(zhēng)和非對(duì)稱條件引起的模式競(jìng)爭(zhēng)下都能保持輸出微波的頻率單一。
　　 根據(jù)理論優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果加工了一套單頻多模的磁絕緣線振蕩器,并在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件下建立了其實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),由加速器型脈沖功率源,單頻多模MILO,真空系統(tǒng),微波測(cè)試系統(tǒng)組成。利用多組極

5、化方向相互垂直的BJ32波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器對(duì)輻射空間不同角度的功率密度進(jìn)行測(cè)定,然后通過(guò)積分計(jì)算出輻射功率和方向圖,從實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了這種單頻多模MILO的可行性。
　　 為了滿足環(huán)境需求,結(jié)合理論,數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究,對(duì)L波段磁絕緣線振蕩器的陰極支撐方案進(jìn)行了討論,同時(shí)對(duì)起振電壓和注入電壓的關(guān)系進(jìn)行了分析。
　　 提出了兩種新型的MILO,一種是軸向分區(qū)的雙頻MILO,與角向分區(qū)雙頻不同,它分別作用在上下兩段不同周期的慢波結(jié)構(gòu)