回旋行波管多模振蕩研究.pdf

1、回旋行波管是一種相對論非線性真空電子器件，其在微波毫米波以及太赫茲波段有不可替代的優(yōu)勢。其結(jié)構(gòu)簡單、輸出功率高、增益高、工作頻率高、帶寬寬等優(yōu)點(diǎn)使得其很適合應(yīng)用于雷達(dá)、通信、電子對抗、等離子體加熱等高頻高能領(lǐng)域?；匦胁ü艿母哳l結(jié)構(gòu)是回旋行波管的核心部件之一，它是電子注與高頻電磁波發(fā)生互作用的主要場所，也是實(shí)現(xiàn)電子注與電磁波能量轉(zhuǎn)換的主要場所。然而，由于其采用橫向互作用機(jī)理，高頻結(jié)構(gòu)中很容易發(fā)生競爭模式振蕩，限制回旋行波管的性能。因此，

2、許多科研人員致力于回旋行波管多模振蕩的研究，從理論和實(shí)踐上發(fā)展出多種方法來抑制回旋行波管的多模振蕩，提高回旋行波管的工作性能。其中在高頻結(jié)構(gòu)中采用介質(zhì)加載是一種使用廣泛、成熟有效的方法。
　　本文對回旋行波管的多模振蕩的理論和種類進(jìn)行討論，通過對圓波導(dǎo)多模疊加的場方程和回旋電子運(yùn)動方程聯(lián)立推導(dǎo)，得到回旋行波管多模互作用方程組。同時(shí)分析回旋行波管中多種自激振蕩的原理和影響因素，考慮抑制方法。并且開發(fā)適用于回旋行波管的蟻群分裂算法，通

3、過數(shù)值優(yōu)化算法對回旋行波管的高頻結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真優(yōu)化，設(shè)計(jì)出一種W波段的分布式介質(zhì)回旋行波管高頻結(jié)構(gòu)，其輸出功率達(dá)到136.63kW，效率達(dá)到28.46％，飽和增益達(dá)到51.36dB，帶寬達(dá)到7GHz。本文的主要研究工作有：
　　1.在回旋行波管自洽非線性理論中考慮多模效應(yīng)，分析多模互作用的電磁波分布和電子注運(yùn)動方程，對其進(jìn)行聯(lián)立推導(dǎo)，得到多?；プ饔梅匠探M。
　　2.對回旋行波管中自激振蕩的種類進(jìn)行討論，分析其產(chǎn)生機(jī)理、影響因素