回旋返波管的研究.pdf

1、直到今天，回旋器件在高功率領(lǐng)域有著無可替代的地位。其中回旋返波管在高功率微波源上具有重大應(yīng)用價(jià)值和前景，國(guó)際上很重視對(duì)它的理論研究和工程實(shí)現(xiàn)?；匦挡ü芫哂羞B續(xù)調(diào)諧和寬頻帶等顯著優(yōu)勢(shì)，但是也有自身不可避免的缺憾：一是軸向速度零散，導(dǎo)致工作不穩(wěn)定和互作用效率受影響；二是工作效率低，電子群聚隨互作用長(zhǎng)度越來越好但高頻場(chǎng)卻反向增長(zhǎng)，使得能量交換效率低。
　　本文以線性和非線性理論對(duì)Ku波段回旋返波管高頻結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)分析和計(jì)算，通過理論

2、分析、數(shù)值計(jì)算、編程優(yōu)化和模擬仿真等方面進(jìn)行了研究分析。主要內(nèi)容包括：
　　1.對(duì)回旋管線性理論進(jìn)行了詳細(xì)研究，選擇合適參數(shù)計(jì)算返波相關(guān)參數(shù)。先進(jìn)行工作模式選擇，對(duì)TE幾個(gè)候選模式通過耦合系數(shù)對(duì)比，選取TE01為工作模式；然后推導(dǎo)了回旋管線性理論，得到了任意波導(dǎo)回旋脈塞普遍色散方程；接著選擇適合的電子注參數(shù)和外加磁場(chǎng)B0等導(dǎo)出了圓波導(dǎo)回旋返波管色散方程，并進(jìn)行了編程計(jì)算；最后得到了色散曲線、線性增益、起振長(zhǎng)度和起振頻率等相關(guān)參數(shù)。

3、
　　2.對(duì)回旋管非線性理論進(jìn)行了比較詳細(xì)的研究和推導(dǎo)。先給出了冷波導(dǎo)和熱波導(dǎo)場(chǎng)方程，進(jìn)行推導(dǎo)換算得到高頻場(chǎng)幅值與電子注諧波電流關(guān)系式；然后進(jìn)行坐標(biāo)變換，用回旋中心坐標(biāo)系描述電子運(yùn)動(dòng)方程；接著導(dǎo)出了高頻場(chǎng)對(duì)電子作用力的表達(dá)式和用位函數(shù)?來表達(dá)的高頻場(chǎng)方程；再分析了電子動(dòng)能沿互作用電流的分布；最后得到了非線性一階微分方程組。
　　3.結(jié)合回旋管非線性一階微分方程組，導(dǎo)出了回旋返波管注-波互作用自洽方程組。選擇32個(gè)電子作為宏電