60GHz，500kW大功率回旋振蕩管的設計與模擬.pdf

1、隨著對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)展和應用，但當工作頻率提高至毫米波及亞毫米波波段時，由于結構，工藝材料和工作機理，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重的困難。回旋脈塞器件的出現(xiàn)，在機理上突破和解決了傳統(tǒng)微波器件所遇到的困難，對毫米、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作用。 回旋管器件不僅結構相對比較簡單、體積小，而且能在很寬的頻率范圍

2、內，特別是在毫米波及亞毫米波波段以多種方式產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_、通信、電子戰(zhàn)、高功率微波武器研究、受控熱核聚變、高能粒子加速器及等離子體加熱等領域的誘人應用前景，使回旋管的研究開發(fā)在國際上受到了高度重視，從而推動了回旋管的發(fā)展。 從20世紀60年代后期開始，受控磁聚變實驗的應用促進了長脈沖(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堆中的磁場。一般情況下，在約束磁場中的靶物質超過10萬攝氏度時，原子中的電子就脫離了原子核的束縛，形成等離子體?，F(xiàn)今用于受控磁聚變實驗的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~于典型的等離子體約束時間，在現(xiàn)代的大型Tokamak裝置中，等離子體約束時間約為幾秒，未來的等離子體裝置要求的工作時間將為幾分鐘或者更長，因此，將

4、需要連續(xù)波回旋管對等離子體裝置加熱目前，我國在核聚變研究裝置環(huán)流2號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，借助計算機編程計算以及粒子模擬程序MAGIC，進行模式選擇，計算出該回旋管起振電流，工作磁場、工作電流、互作用效率以及輸出功率，并根據輸出功率的要求，設計互作用腔的腔體參數。 最后通過MAGIC進行模擬計算，