W波段片狀注EIK的電子注聚焦與注波互作用.pdf

1、毫米波在電磁波譜中位于微波和遠(yuǎn)紅外波相交疊的位置,它具有這兩種波譜的特點(diǎn),在軍事通信、雷達(dá)、航空航天等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代高新技術(shù)的發(fā)展,迫切需要一種具有高功率、高效率、寬頻帶和小型化等特點(diǎn)的新型毫米波輻射源。片狀電子注相比于傳統(tǒng)圓柱狀或環(huán)形電子注具有更大的功率容量、適合在毫米波段工作的優(yōu)點(diǎn);擴(kuò)展互作用速調(diào)管兼有行波管和速調(diào)管的優(yōu)點(diǎn),是一種典型的高功率、高效率且具有一定帶寬的微波器件。因此,W波段片狀注擴(kuò)展互作用速調(diào)管是一種滿足

2、當(dāng)前需求的毫米波輻射源。
　　本文主要對W波段片狀注擴(kuò)展互作用速調(diào)管的電子注聚焦與注波互作用進(jìn)行了研究,本論文的主要工作內(nèi)容如下:
　　1、在系統(tǒng)地分析了速調(diào)管的電子注群聚理論和分布作用腔理論的基礎(chǔ)上,給出了一種W波段的啞鈴狀矩形分布作用腔。結(jié)合CAD技術(shù),對該分布作用腔內(nèi)的場分布進(jìn)行了分析。
　　2、雖然片狀電子注較傳統(tǒng)圓柱狀和環(huán)形電子注具有明顯的優(yōu)勢,但片狀電子注的聚焦困難。本文通過理論分析結(jié)合粒子模擬的方法,研究

3、了軸向均勻磁場、PCM聚焦系統(tǒng)和PCM-PQM聚集系統(tǒng)對W波段片狀注擴(kuò)展互作用速調(diào)管的電子注聚焦效果。研究結(jié)果表明:當(dāng)軸向均勻磁場為0.45T時,能夠確保電子注穩(wěn)定傳輸,較好地抑制了“Diocotron”不穩(wěn)定性;選擇合適的周期和磁場大小,PCM聚焦系統(tǒng)和 PCM-PQM聚焦系統(tǒng)對器件中片狀電子注窄邊具有良好的聚焦效果,但是,在器件的末尾位置電子注寬邊發(fā)散較為嚴(yán)重。
　　3、利用負(fù)載等效的方法確定了 W波段片狀注擴(kuò)展互作用速調(diào)管的

4、輸入輸出耦合口的尺寸。在三維PIC粒子模擬軟件中建立W波段片狀注擴(kuò)展互作用速調(diào)管的雙腔結(jié)構(gòu)和三腔結(jié)構(gòu)模型,模擬得到:EIK雙腔結(jié)構(gòu)的互作用長度約為1.3cm,工作頻率為94.55GHz,工作電壓為19.5kV,電子注電流為3.5A,小信號增益大于30dB,飽和輸出功率接近9kW,最大電子效率為13.2％,小信號-3dB帶寬約為150MHz;EIK三腔結(jié)構(gòu)的互作用長度約為2.2cm,在與雙腔結(jié)構(gòu)相同電氣參數(shù)條件下,小信號增益大于40dB,