【摘要】：隨著高功率微波技術(shù)在高頻段(X波段以上)的應(yīng)用越來越廣泛,以及為了適應(yīng)低阻抗脈沖功率源的發(fā)展趨勢,論文提出了易抑制自激振蕩的、小型化的多器件單系統(tǒng)功率合成技術(shù)方案。該方案中多數(shù)高增益相對論速調(diào)管器件都工作在離軸上,因此有必要開展了其離軸特性研究,以及離軸多器件單系統(tǒng)的功率合成技術(shù)分析。結(jié)合高增益相對論速調(diào)管的特點(diǎn),論文分析了相對論速調(diào)管各腔體的等效電路理論,推導(dǎo)了考慮空間電荷效應(yīng)影響的大信號電子束群聚理論。同時(shí),為了解釋離軸高增益相對論速調(diào)管的電子束偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象,論文在研究了螺線管線圈磁體的離軸聚束磁場特性的基礎(chǔ)之上,在理論上分析出離軸環(huán)形電子束隨著其中心軸磁力線的偏轉(zhuǎn)而偏轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)特性。根據(jù)離軸聚束磁場特點(diǎn)可知,離軸環(huán)形電子束在離軸磁場的中間區(qū)域能很好地被聚束,并通過PIC粒子模擬驗(yàn)證了理論分析結(jié)果。為了抑制電子回流引起的自激振蕩、提高增益和減小輸出腔的射頻擊穿,設(shè)計(jì)出了X波段多間隙慢波結(jié)構(gòu)輸出腔的、高阻抗(800歐)的五腔高增益相對論速調(diào)管放大器。當(dāng)饋入微波功率2.77 kW、束壓800 kV和束流1 kA時(shí),該器件的整管2D模擬得功率300 MW、增益50.3 dB和效率37.5%的穩(wěn)定微波輸出。為了消除非軸對稱模式干擾,論文開展了器件的整管3D模擬研究。當(dāng)饋入微波功率1.96 kW時(shí),器件的3D粒子模擬獲得功率284 MW、增益51.6 dB和效率35.5%的穩(wěn)定微波輸出。對高增益相對論速調(diào)管進(jìn)行離軸特性分析,結(jié)果證明離軸工作的器件同樣具有放大微波功率的作用,并在離軸半徑54 mm的中間磁場區(qū)域時(shí)獲得功率為282 MW的穩(wěn)定微波輸出。論文開展了同一磁體中的離軸半徑54 mm圓上均勻放置八個(gè)器件的單系統(tǒng)功率合成技術(shù)分析。設(shè)計(jì)出八合一功率合成器,并將它同離軸八注八管高增益相對論速調(diào)管的單系統(tǒng)進(jìn)行整體模擬,結(jié)果實(shí)現(xiàn)了合成功率1.84 GW、增益50.7 dB和單系統(tǒng)效率28.9%的穩(wěn)定微波輸出。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN722;TN122

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