95GHz回旋振蕩管高頻結構的設計與研究.pdf

1、回旋管是一種能夠產生高功率微波的電真空器件，回旋管的研制始于等離子體磁約束聚變中對高功率、高頻率微波源的需求?；匦艹跗陔A段研究發(fā)現，回旋管相比于傳統(tǒng)電真空器件和半導體器件在毫米波，亞毫米波微波源具有無可比擬的優(yōu)勢。目前，回旋管已經成功的應用于等離子體加熱，醫(yī)學技術，材料加工等領域，回旋管應用的新的技術領域如金屬連接，行星防御等也正處于探索開發(fā)階段。工作頻率為95GHz的回旋管可以作為回旋共振離子源用于產生等離子體，在大氣中用于能量定向

2、輻射，本文針對95GHz單腔回旋振蕩管進行了設計與研究，研究內容如下：
　?。?）理論分析，利用線性理論對色散方程求解，計算起振電流，研究回旋管工作參數的選定方式及依據；利用近似非線性理論分析注-波互作用效率，根據效率確立互作用段長度；研究開放式諧振腔時域分析法的求解過程以及高頻結構基本特性。
　?。?）實際模型建立及模擬計算，確立工作頻率為95GHz，根據耦合系數選定工作模式為 TE5,3，計算腔體半徑，電子注引導中心半徑

3、，利用時域分析法進行冷腔分析，基于 Q及諧振頻率優(yōu)化確立最終腔體結構；結合腔體中場分布特性計算起振電流，分析色散曲線，確立工作參數的大致范圍；利用大信號理論編寫注-波互作用程序，研究腔體結構參數和回旋管工作參數對注-波互作用效率的影響，選定最終腔體結構參數和外部工作參數進行進一步研究。
　?。?）效率優(yōu)化，首先簡要分析回旋管各功能部分對最終工作效率的影響，研究腔體的歐姆損耗與互作用效率的關系，結合已經建立的初始結構，然后提出效率優(yōu)