毫米波回旋速调管放大器的自洽非线性理论与模拟

论文题目: 毫米波回旋速调管放大器的自洽非线性理论与模拟

论文类型: 博士论文

论文专业: 物理电子学

作者: 耿志辉

导师: 刘濮鲲

关键词: 毫米波,回旋速调管放大器,电子注波互作用,自洽非线性理论,粒子模拟

文献来源: 中国科学院研究生院（电子学研究所）

发表年度: 2005

论文摘要: 回旋速调管放大器作为一种能够在毫米波段获得高功率、高效率及一定带宽的新型毫米波相干辐射源,在高功率毫米波雷达、电子对抗、定向能武器、通讯、精确制导、材料处理和高能粒子加速器等领域有着广泛的应用前景,在国际上受到了广泛关注。在真空电子器件中电子注与高频场的相互作用直接决定了器件的电子效率和器件的工作性能。因此,电子注一波互作用的研究是目前研究最为广泛的课题项目之一,也是器件研究的最重要的、关键的内容。本学位论文基于自洽非线性理论,建立了回旋速调管放大器中电子注-波互作用的自洽非线性方程组,利用Microsoft Developer Studio Fortran 9.0软件工作平台,自行开发了具有自主知识产权的电子注-波互作用的自洽非线性计算程序GKLSC;利用该程序对回旋速调管放大器的注-波互作用进行了深入的研究和分析。在本论文中我们主要对基波两腔回旋速调管放大器、基波三腔回旋速调管放大器、二次谐波两腔回旋速调管放大器和二次谐波三腔回旋速调管放大器的注-波互作用进行了模拟研究;阐述了基次和二次谐波注-波互作用的物理图景和特征;详细分析了器件结构和工作参数(电子注电压、电子注电流、速度比值、归一化引导中心半径和磁场波动等)对器件输出功率、效率和增益的影响。此外,我们还应用该程序对回旋速调管放大器输出腔的特性进行了初步研究。粒子模拟软件MAGIC作为一个大型粒子模拟软件,在模拟计算电磁场和粒子的时间演变过程和注-波互作用方面具有先天优势;同时由于具有优化算法和功能齐全的模块,因而可以模拟许多实际的电磁场与粒子的运动过程。在自洽非线性模拟程序设计的器件的基础上,我们利用MAGIC软件分别对基波三腔回旋速调管放大器、二次谐波两腔回旋速调管放大器和二次谐波三腔回旋速调管放大器进行了模拟研究;讨论了器件结构和不同工作参数对器件性能的影响。此外,我们还应用高频模拟软件HFSS对器件输出腔的品质因数和本征频率进行了计算分析。在研究回旋速调管放大器的结构参数和工作参数对电子效率和增益的影响

论文目录:

第一章绪论

1．1 电子回旋脉塞与回旋管

1．2 回旋管放大器及其应用

1．3 本学位论文的主要工作

第二章毫米波回旋管的理论与模拟

2．1 引言

2．2 回旋管的小信号理论

2．2．1 点-间隙模型理论

2．2．2 等离子体动力学理论

2．2．3 等效电路理论

2．3 回旋管的大信号理论与计算

2．3．1 微波真空电子器件的数值模拟

2．3．2 回旋管的自洽非线性理论与计算

第三章基波回旋速调管放大器的研究

3．1 8mm基波两腔回旋速调管放大器

3．1．1 电子注 - 波互作用的特点

3．1．2 自洽非线性方程组

3．1．3 数值模拟结果与分析

3．2 8mm基波三腔回旋速调管放大器

3．2．1 自洽非线性计算

3．2．2 PIC粒子模拟

3．2．3 结果比较

3．3 小结

第四章二次谐波回旋速调管放大器的研究

4．1 引言

4．2 8mm二次谐波两腔回旋速调管的自洽非线性计算与PIC模拟

4．3 8mm二次谐波三腔回旋速调管的自洽非线性计算与PIC模拟

4．4 小结

第五章回旋速调管放大器输出腔的特性研究

5．1 耦合模理论分析

5．2 数值计算及结果分析

5．3 小结

第六章结束语

6．1 本学位论文工作总结

6．2 未来工作的展望

参考文献

作者在攻读博士学位期间发表的主要论文

致谢

发布时间: 2006-01-20

参考文献

[1].8mm二次谐波三腔回旋速调管放大器的研究[D]. 梁显锋.中国科学院研究生院（电子学研究所）2004
[2].太赫兹电子回旋脉塞器件研究[D]. 傅文杰.电子科技大学2010
[3].回旋管注波互作用非线性理论与模拟研究[D]. 马俊建.电子科技大学2013
[4].回旋放大器注波互作用的数值模拟研究[D]. 郭建华.电子科技大学2012
[5].回旋速调放大器理论与模拟研究[D]. 刘迎辉.电子科技大学2008
[6].腔体回旋脉塞器件的研究[D]. 喻胜.电子科技大学2002
[7].Ka波段回旋放大器及W波段带状束电子光学系统的研究[D]. 王建勋.电子科技大学2010
[8].大功率毫米波回旋速调和行波放大器件研究[D]. 蒲友雷.电子科技大学2012

毫米波回旋速调管放大器的自洽非线性理论与模拟

猜你喜欢