同軸腔回旋自諧振脈塞（CARM）的線性研究.pdf

1、電子回旋脈塞器件——回旋自諧振脈塞(CARM)作為強(qiáng)功率、高效率毫米亞毫米波源,結(jié)合了傳統(tǒng)回旋管和自由電子激光的優(yōu)點(diǎn),在線性加速器、等離子體加熱、雷達(dá)、通信以及電子對(duì)抗等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景,因此受到了國(guó)際上的高度重視.特別是在最近20年來,不管是在理論研究還是在實(shí)驗(yàn)上都取得了很大的成績(jī).其中研究得最多的是以圓柱腔為波導(dǎo)的CARM振蕩器,并在實(shí)驗(yàn)中取得了可觀的成績(jī).而關(guān)于CARM放大器,人們?cè)诶碚撋献鬟^很多研究,但從實(shí)驗(yàn)方面而言,目前

2、只有美國(guó)麻省理工學(xué)院有相關(guān)的報(bào)導(dǎo).隨著對(duì)器件輸出功率的要求越來越高,器件的散熱性能成了一個(gè)倍受關(guān)注的問題.針對(duì)目前的研究現(xiàn)狀,張世昌教授提出一種新型器件——同軸腔CARM放大器的設(shè)想.采用同軸腔波導(dǎo)一來可以有效地增大腔體的散熱面積,改善器件的散熱性能;二來可以有效的抑制模式之間的競(jìng)爭(zhēng),同時(shí)還結(jié)合了CARM放大器自身輸出功率大、效率高等優(yōu)勢(shì).該文首先在電子回旋脈塞機(jī)理和CARM的工作原理基礎(chǔ)上闡述了同軸腔CARM放大器的工作機(jī)理及可實(shí)現(xiàn)性

3、;第三章從電子回旋脈塞的回旋動(dòng)力學(xué)理論入手,分析了電子與波互作用機(jī)理,根據(jù)圓柱腔CARM放大器的回旋動(dòng)力學(xué)理論,推導(dǎo)出同軸腔CARM放大器中電磁波的色散方程;然后利用FORTRAN語言分別編制出求解圓柱腔和同軸腔波導(dǎo)中波的色散方程的相關(guān)程序;論文的第四章通過對(duì)已有的圓柱腔CARM放大器以及回旋行波管實(shí)驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬,驗(yàn)證了所編制程序的可靠性;在論文第五章,參考德國(guó)卡爾斯魯厄技術(shù)物理研究中心(FZK)的實(shí)驗(yàn)條件,根據(jù)已有的回旋動(dòng)力學(xué)理論,