回旋放大器的模拟研究

论文摘要

回旋管是一类基于电子回旋谐振受激辐射机理发展而成的快波器件,在军事武器、毫米波雷达、通信、精确制导等方面都有很好的应用前景。对它们的研究在国际上也受到高度重视。在回旋放大器中回旋速调管具有高效率、高增益、高功率的特点,而回旋行波管则主要以宽频带受到青睐。八十年代后,由于毫米波应用的需要,回旋管放大器的研究方向主要集中于Ka波段和W波段两个大气窗口,对用频率点分别为35GHz和94GHz。本文对W波段回旋速调管和Ka波段回旋行波管进行了研究,其中对W波段回旋速调管进行了重点研究,主要工作如下:1.利用高频结构计算软件HFSS模拟得到W波段回旋速调管群聚腔和输出腔的结构。2.利用粒子仿真软件MAGIC编写3mm波段四腔回旋速调管高频结构程序,得到在工作电压70 kV,注电流12A,电子注横向与纵向速度比1.35时的输出功率为300kW,带宽为1GHz,效率为36%以及增益为42dB的设计方案。3.设计了一种新型的加载涂层的回旋行波管结构,有效抑制了杂模,提高了整管的效率,得到在工作电压68 kV,注电流15A,电子注横向与纵向速度比1.15时输出功率为435 kW,带宽为2.2GHz,效率为43%以及增益为40dB的设计方案。4.分别分析了电子注参数、高频结构参数等对回旋行波管以及回旋速调管输出的影响,为以后管子的开发研制提供了模拟依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 回旋器件的发展
• 1.2 回旋管的相关理论
• 1.2.1 电子回旋脉塞机理简介
• 1.2.2 电子回旋脉塞色散方程
• 1.2.3 回旋管理论
• 1.2.4 粒子模拟的理论及方法
• 1.3 本论文的研究工作和意义
• 第二章 3mm波段回旋速调管注-波互作用的研究
• 2.1 谐振腔理论
• 2.1.1 驻波幅值微分方程
• 2.1.2 圆柱坐标系的电子运动方程
• 2.1.3 边界条件
• 2.2 谐振腔的设计
• 2.2.1 介质加载谐振腔的设计
• 2.2.2 开放式输出腔结构的设计
• 2.2.3 高频结构
• 2.2.4 结论
• 2.3 结构参数对输出的影响
• 2.4 电参数对输出的影响
• 2.5 腔体中的能量以及电子注参数的变化过程
• 2.6 小结
• 第三章 Ka波段回旋行波管的研究
• 3.1 回旋行波管的理论
• 3.2 自激振荡的抑制以及结构的设计优化
• 3.3 相关参数对输出的影响
• 3.4 腔体中的能量以及电子注参数的变化过程
• 3.5 小结
• 第四章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 在校期间的研究成果