互耦相對論返波管等同鎖相的粒子模擬研究.pdf

1、相對論返波振蕩器是最早研制成功的高功率微波源，但是有關(guān)相對論返波振蕩器鎖相問題的研究報道極少。自上世紀(jì)七十年代以來對于高功率微波源的鎖相問題基本上集中于磁控管。返波管和磁控管在工作原理上存在著很大的差異，因此這兩種振蕩器的鎖相難度差別也很大。
　　本文概述了高功率微波源及其鎖相技術(shù)的研究狀況，介紹了由電子科技大學(xué)物理電子學(xué)院研制的電磁粒子模擬軟件Chipic，然后在這個軟件平臺下優(yōu)化設(shè)計了一個輸出功率達(dá)到GW的相對論返波管，通過電

2、子調(diào)諧，在3.3T的引導(dǎo)磁場下輸出穩(wěn)定功率時的頻率范圍大約為9.4170～9.5835GHz。
　　從相對論磁控管的注入鎖相和等同鎖相理論出發(fā)分析相對論返波振蕩器的等同鎖相理論。對兩個相對論返波管的等同鎖相進(jìn)行了大量的電磁粒子模擬實驗，結(jié)果表明：(1)通過一個狹縫波導(dǎo)將兩個物理結(jié)構(gòu)完全相同的相對論返波振蕩器并聯(lián)起來，在電子可調(diào)諧范圍內(nèi)用不同的加速電壓驅(qū)動它們，這兩個相對論返波振蕩器之間實現(xiàn)了等同鎖相；(2)鎖相實驗的大多數(shù)情況下鎖

3、定頻率出現(xiàn)在兩個自由振蕩頻率之間，而在少數(shù)情況下鎖定頻率比兩個自由振蕩頻率都??；(3)如果用相同的加速電壓驅(qū)動兩個相對論返波振蕩器，輸出穩(wěn)定的高功率微波的頻率比它們的自由振蕩頻率?。?4)兩個相對論返波振蕩器互耦等同鎖相之后注波轉(zhuǎn)換效率不同程度地提高了，其中加速電壓較小的一只相對論返波管的功率增幅更顯著，不同的加速電壓下工作時合成功率的增幅可高達(dá)11％；(5)在電子可調(diào)諧范圍內(nèi)用相同的加速電壓驅(qū)動兩個相對論返波振蕩器時總功率的增幅最大，