電子注對諧振腔振蕩頻率和電磁場分布的影響研究.pdf

1、大功率速調管是一種基于速度調制原理將電子注能量轉換成微波能量的微波真空器件，并且在寬帶雷達系統(tǒng)、電子對抗和通信系統(tǒng)等領域有了廣泛的應用。諧振腔是速調管放大器當前微波頻段大功率高增益的主要核心部件。速調管的諧振腔可分為3類，即輸入諧振腔，中間諧振腔和輸出諧振腔。輸入諧振腔的功能是輸入外加微波信號，在諧振腔間隙上建立微波電場，調制電子注。中間腔的功能是提高速調管的增益、帶寬和效率。輸出腔的功能是將群聚電子注的能量轉換成微波能量。諧振腔作為速

2、調管的高頻互作用電路，其特性對速調管的效率、增益和帶寬的性能具有決定性的影響。在速調管工作時會有電子注穿越諧振腔，使得諧振腔的性能發(fā)生變化。而諧振腔本征值問題是電磁工程領域的一個重要課題，一方面腔體中不同模式的場型分析直接和此問題有關，另一方面，很多腔體的最優(yōu)化設計又往往以該問題的求解為基礎。無源情況下的各種諧振腔中諧振頻率的大小，電磁場的分布，各種模式的分析都是研究這些腔體非常重要的參考。因此本文研究了電子注穿越諧振腔時對諧振腔的振蕩

3、頻率和電磁場分布的影響。本文的研究內容如下：
　　 一、首先概述了速調管的結構，工作原理，發(fā)展歷程，發(fā)展現狀以及諧振腔的理論。
　　 二、通過區(qū)域劃分，建立填充有電子注的諧振腔物理模型，在原有的波動方程的基礎上，在邊界匹配條件下進行推導得到了電子注區(qū)域的電磁場分布和真空區(qū)域的電磁場分布。并且通過進一步的推導，得到了TM0m0模式下的特征方程。
　　 三、通過數值計算，得到了諧振腔TM010模式和TM020模式的諧

4、振頻率ω隨著電子注的等離子體頻率ωp的變化，并且采用了圖解法求解本征值方程的方法對計算結果進行了驗證。隨著等離子體的頻率不斷增大時，諧振頻率也會不斷增大。當等離子體的頻率為40GHz以上時，諧振腔的諧振頻率變化不大。最后通過計算仿真，得到了TM010模式和TM020模式的諧振腔的電磁場分布隨著等離子體頻率的變化情況，并且對其進行了分析研究。由研究結果得知，當等離子體的頻率超越諧振腔的諧振頻率時，諧振腔內的電磁場分布會有很大的變化，這對于