高效率寬頻帶連續(xù)可調(diào)回旋返波管的理論和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、回旋返波管(Gyro-BWO)是基于電子回旋脈塞(ECM)機(jī)理、具有寬頻帶連續(xù)調(diào)諧特性的毫米波、準(zhǔn)毫米波大功率輻射源，因在強(qiáng)干擾機(jī)、定向能電磁輻射武器、高性能材料處理和微波催化等方面具有重大應(yīng)用前景，國(guó)際上很重視它的理論和實(shí)驗(yàn)研究。目前，回旋返波管發(fā)展有二個(gè)最大難題：一是高頻譜純度的獲得，因采用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的磁控注入電子槍產(chǎn)生的電子注，其軸向速度零散較大，導(dǎo)致工作頻率點(diǎn)波動(dòng)，此外，為了增加功率容量，互作用結(jié)構(gòu)一般采用過(guò)模波導(dǎo)，因此模式競(jìng)爭(zhēng)也

2、影響了輸出頻譜純度；二是高工作效率的獲得，Gyro-BWO的電子注相位群聚發(fā)展方向與高頻場(chǎng)強(qiáng)增長(zhǎng)方向相反，這種不一致使得注波換能的互作用效率不可能很高。 為解決第一個(gè)難題，本學(xué)位論文提出了一種改進(jìn)型單陽(yáng)極磁控注入電子槍設(shè)計(jì)，它所產(chǎn)生的高功率螺旋電子注的軸向速度零散較小，而且加工制造并不復(fù)雜。此外還提出了一種新穎的TE0n模式選擇高頻互作用結(jié)構(gòu)，可有效地抑制其它非圓電模式。針對(duì)第二個(gè)難題，該論文提出了兩種創(chuàng)新設(shè)計(jì)：①采用一種新穎模

3、式變換結(jié)構(gòu)，使高頻功率在電子注進(jìn)入互作用結(jié)構(gòu)處側(cè)面輸出至負(fù)載，這樣便可利用降壓收集極提高器件的總電子效率(即工作效率)。所設(shè)計(jì)的收集極降壓Gyro-BWO已完成工程制管，器件性能待測(cè)。②采用復(fù)合管形式，在同一管體內(nèi)將互作用效率低的回旋返波振蕩器通過(guò)電子耦合級(jí)聯(lián)回旋速調(diào)行波段作高功率倍頻放大，這樣不僅可將器件的工作效率大大提高，而且輸出頻率可以是返波振蕩頻率的二倍，因此獲得連續(xù)調(diào)諧的高功率毫米波輸出可采用比較低的與二次諧波gyro-BWO