W波段回旋行波管放大器的研究.pdf

1、回旋行波管放大器以其高功率、寬帶寬等顯著的特點(diǎn)，成為最有發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景的毫米波相干輻射源，在高功率毫米波雷達(dá)、通訊、精確制導(dǎo)、材料處理和高能粒子加速器等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，在國(guó)際上受到了廣泛關(guān)注。但是，由于回旋行波管放大器的互作用機(jī)理比較復(fù)雜，非常容易受到寄生模式的干擾，因而相對(duì)回旋振蕩管和回旋速調(diào)管而言，其發(fā)展相對(duì)緩慢?；匦胁ü芑プ饔脵C(jī)理和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)一直是毫米波回旋管領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。 本文從回旋行波管的物理本質(zhì)出發(fā)

2、，系統(tǒng)研究了回旋行波管放大器注波互作用的特點(diǎn)，在單粒子理論的基礎(chǔ)上建立了分析多段損耗波導(dǎo)結(jié)構(gòu)回旋行波管放大器的理論模型。并且在理論模型的指導(dǎo)下，分別完成了W波段兩段損耗波導(dǎo)結(jié)構(gòu)基波回旋行波管放大器的設(shè)計(jì)、W波段損耗陶瓷結(jié)構(gòu)基波回旋行波管放大器的設(shè)計(jì)、兩段損耗波導(dǎo)結(jié)構(gòu)二次諧波回旋行波管放大器的設(shè)計(jì)，并給出了可信的粒子模擬結(jié)果。 首先，基于單粒子理論，完善了回旋行波管放大器的非線性理論模型，該模型較詳細(xì)地考慮了磁場(chǎng)和波導(dǎo)半徑漸變、速

3、度零散、波導(dǎo)損耗等因素對(duì)注-波互作用的影響。并基于該理論模型，自行開發(fā)了適用于分布式損耗結(jié)構(gòu)和損耗陶瓷結(jié)構(gòu)回旋行波管的自洽非線性程序。 利用線性理論和非線性理論模型，詳細(xì)分析了起始損耗、絕對(duì)不穩(wěn)定性和回旋返波振蕩、相位穩(wěn)定性等回旋行波管的本質(zhì)物理現(xiàn)象。系統(tǒng)分析了回旋行波管放大器中，速度零散的產(chǎn)生和速度零散對(duì)注-波互作用過(guò)程的影響。為回旋行波管的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了有力的分析手段。 基于非線性理論程序和通用PIC粒子模擬軟件，