同軸波導(dǎo)CARM放大器的非線性研究.pdf

1、高功率毫米亞毫米波源,在雷達(dá)、等離子體加熱、高能加速器、通信等方面,有著重要的應(yīng)用前景,一直以來受到各國的重視.建立在電子回旋脈塞機(jī)制上的器件—回旋自諧振脈塞,能夠長距離維持諧振條件,從而獲得高功率及效率.基于此優(yōu)點(diǎn),近年來,對(duì)其在理論、實(shí)驗(yàn),及計(jì)算機(jī)模擬上已經(jīng)做了大量的分析,并且取得了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展.隨著功率的不斷提高,器件的散熱成了一個(gè)難題;同時(shí),所設(shè)計(jì)的波導(dǎo)腔尺寸較小,因而加工上也面臨著一些困難.解決這些問題的一個(gè)方法就是采用體積較大

2、的腔體,這就需要器件工作在高次模式下.但是,此時(shí)腔體內(nèi)的模譜較密,激烈的模式競爭使器件的工作性能不穩(wěn)定.解決這個(gè)困難的方法之一就是使用同軸波導(dǎo).在圓柱腔體內(nèi)插入一個(gè)內(nèi)導(dǎo)體將會(huì)使工作模式附近的模譜變稀,從而有效的抑制模式競爭.這就是該文要研究的主要對(duì)象—同軸波導(dǎo)回旋自諧振脈塞放大器.首先,從一般波動(dòng)方程出發(fā),推導(dǎo)出了圓柱腔回旋自諧振脈塞放大器的自恰理論模型,該理論模型可以反映波導(dǎo)腔中的波束互作用過程.基于該模型,編寫了圓柱腔回旋自諧振脈塞

3、放大器單模波束互作用計(jì)算程序,并對(duì)麻省理工學(xué)院的一個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了非線性模擬.在考慮和不考慮搖擺器作用的兩種情況下,與文獻(xiàn)結(jié)果比較一致,從而也證實(shí)了程序的可靠性.其次,構(gòu)造了同軸波導(dǎo)回旋自諧振脈塞放大器的自恰理論模型.在前面工作的基礎(chǔ)上,編寫了相應(yīng)的自恰非線性模擬程序.根據(jù)線性理論得到的一組參數(shù),用該程序?qū)ぷ髂Ｊ綖門E<,28,16>,頻率為140GHz的同軸回旋自諧振脈塞放大器進(jìn)行了數(shù)值模擬,非線性計(jì)算的結(jié)果證實(shí)和補(bǔ)充了線性理論得到的結(jié)