軸向輸出相對論磁控管實驗研究.pdf

1、軸向輸出相對論磁控管是目前最緊湊的窄帶高功率微波源，其最重要的組成部分之一是軸向輸出結(jié)構(gòu)，它是磁控管在軸向的自然延伸，所有的葉片和諧振腔（部分和全部諧振腔）在軸向光滑地漸變到喇叭天線，然后通過圓柱波導(dǎo)由喇叭天線輻射出能量。相對于徑向輸出相對論磁控管而言，軸向輸出相對論磁控管具有結(jié)構(gòu)緊湊、高阻抗、角向均勻性、高功率輸出等一系列優(yōu)點。此外，還可以通過改變諧振腔過渡的數(shù)量，使工作在π模式的軸向輸出相對論磁控管直接輸出純度較高的TE11、TE0

2、1、TE31模式。
　　本文首先介紹了徑向輸出相對論磁控管和軸向輸出相對論磁控管的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，并分析了目前能較有效地提取微波能量的三種輸出結(jié)構(gòu)—劈型輸出結(jié)構(gòu)、槽型輸出結(jié)構(gòu)和梯型輸出結(jié)構(gòu)，由仿真結(jié)果知，在相同的過渡段傾角下劈型輸出結(jié)構(gòu)的能量耦合效率最低。其次，通過CST軟件和MAGIC軟件對能量耦合效率較高的槽型輸出結(jié)構(gòu)和梯型輸出結(jié)構(gòu)進(jìn)行了冷腔和熱腔模擬，再根據(jù)測試系統(tǒng)對輸出結(jié)構(gòu)的特殊限制，提出了另一種能量耦合效率較高的輸出

3、結(jié)構(gòu)（組合輸出結(jié)構(gòu)），并對其進(jìn)行了冷腔、熱腔優(yōu)化。最后，通過比較三種輸出結(jié)構(gòu)—槽型輸出結(jié)構(gòu)、梯型輸出結(jié)構(gòu)和組合輸出結(jié)構(gòu)，本文最終選用了仿真特性較好的梯型輸出結(jié)構(gòu)和組合輸出結(jié)構(gòu)作為實驗研究對象，整個器件的設(shè)計總長度為428mm，輸出端圓柱波導(dǎo)的半徑為73.8mm。在外加電壓600KV，外加磁場0.47Tesla的三維粒子模擬下實現(xiàn)整個器件在S波段π模式的穩(wěn)定工作，得到器件的轉(zhuǎn)換效率為35.6％，相應(yīng)的輸出功率為1.7GW，輻射模式為TE0