【摘要】：相對(duì)論磁控管是高功率微波源家族中的重要成員,其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,對(duì)電子束流質(zhì)量的要求較低,工作頻率范圍從L波段到X波段,輸出峰值功率達(dá)到100MW到GW水平。雖然相對(duì)論磁控管已經(jīng)達(dá)到了較高的功率輸出水平,但綜合考慮磁控管的其他輸出特性,研究人員進(jìn)行了大量研究,提出了一些典型的激勵(lì)技術(shù)手段,包括陽(yáng)極激勵(lì)、陰極激勵(lì)和磁激勵(lì)等。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,相關(guān)的激勵(lì)技術(shù)有利于抑制模式競(jìng)爭(zhēng),減小起振時(shí)間以及增加脈沖寬度。其中磁激勵(lì)和陽(yáng)極激勵(lì)是外加磁場(chǎng)和電壓的一種非周期性擾動(dòng)。本文主要研究沿軸向非周期性擾動(dòng)的工作磁場(chǎng)和電場(chǎng)對(duì)相對(duì)論磁控管輸出特性的影響。理論上,相對(duì)論磁控管中的工作磁場(chǎng)呈均勻分布,但是實(shí)際的磁系統(tǒng)由于自身結(jié)構(gòu)的限制,導(dǎo)致外加的工作磁場(chǎng)在相對(duì)論磁控管的工作區(qū)域內(nèi)幾乎是不可能均勻分布的。軸向磁場(chǎng)的作用是束縛陰極發(fā)射的電子,使電子在互作用區(qū)沿角向作回旋運(yùn)動(dòng),完成注波互作用過(guò)程,即,電子交出自身能量給高頻場(chǎng)的過(guò)程。如果其軸向磁場(chǎng)分布不均勻,會(huì)導(dǎo)致電子的角向速度離散性過(guò)大,互作用效果變差。而電壓波形的變化影響磁控管的等離子的產(chǎn)生和電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),脈沖電壓波形的質(zhì)量主要取決于脈沖形成線中的參數(shù)。實(shí)際形成的脈沖電壓波形會(huì)隨時(shí)間小幅值波動(dòng),由于脈沖形成網(wǎng)絡(luò)的點(diǎn)長(zhǎng)度、諧波次數(shù)、網(wǎng)絡(luò)帶通,以及傳輸線上的上限頻率的不同,實(shí)際磁控管的電壓波形和理論值會(huì)有不同程度的差異。本文以A6型相對(duì)論磁控管為研究模型,先是梳理磁控管的基本理論,介紹磁控管的基本結(jié)構(gòu),諧振腔特性,互作用原理,分析電子在諧振腔中的運(yùn)動(dòng)過(guò)程,利用B-H曲線找到磁控管的工作區(qū)。研究相對(duì)論磁控管外加磁場(chǎng)的空間分布特性,采集磁場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),將該數(shù)據(jù)導(dǎo)入模擬程序,得到輸出結(jié)果,并與均勻磁場(chǎng)下的輸出特性作對(duì)比,用模擬數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明實(shí)驗(yàn)磁場(chǎng)條件下和均勻磁場(chǎng)條件下輸出特性的不同。解釋實(shí)驗(yàn)過(guò)程中電壓波形不確定的原因,并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電壓波形進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,得出理論條件下的輸出特性,而后采集具有典型特征的不規(guī)則電壓波形數(shù)據(jù),并分別將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到模擬程序,通過(guò)模擬計(jì)算得到相應(yīng)的模擬結(jié)果,分析模擬結(jié)果,再與之前的理論分析結(jié)果作比較,驗(yàn)證理論的分析,得出新的結(jié)論。文章最后為實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的部分,通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)說(shuō)明其與之前的模擬分析的結(jié)果是基本一致的。
【圖文】：

通磁控管的基本理論分析，，以及相對(duì)論磁控管的特性進(jìn)一步探索。論磁控管工作的基本理論論磁控管屬于一種正交場(chǎng)器件[31,32]，其諧振系統(tǒng)由陽(yáng)極和陰極組成個(gè)諧振腔構(gòu)成的一種慢波結(jié)構(gòu)，它降低諧振腔內(nèi)本征模式的相速，電子與其同步的條件。在強(qiáng)場(chǎng)的作用下，電子是由爆炸式發(fā)射陰極C 電場(chǎng)和磁場(chǎng)作用下，電子沿 方向做輪擺運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其漂移速的相速滿足同步條件，以物理機(jī)理 д 彼此交換能量。同時(shí)，電作用下，沿 方向漂移運(yùn)動(dòng)，減速區(qū)域的電子逐漸交出自身陽(yáng)極，最終將勢(shì)能轉(zhuǎn)化為射頻能量。而加速區(qū)的電子回轟陰極產(chǎn)生完成有利電子挑選，并吸收部分高頻電磁場(chǎng)能量。在大電流驅(qū)動(dòng)下管產(chǎn)生輻射功率高于非相對(duì)論器件兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上，輸出峰值功率控管的諧振系統(tǒng)

第二章 相對(duì)論磁磁控管由高頻系統(tǒng)和能量耦合系統(tǒng)兩磁控管結(jié)構(gòu)示意圖。高頻系統(tǒng)的分析主之間的間隙構(gòu)成了注波互作用區(qū)，電磁勻分布的諧振腔形成的邊界條件。磁控的磁控管為例，其空間電磁噪聲是由豐場(chǎng)的幅值約為電子能量的 ，初始相聲如下式所述： = щ 其中 為初始幅值， 為初始相位以 A6 磁控管為例（如圖 2-2），通過(guò)縱互作用機(jī)理， 可簡(jiǎn)化為 TE模。其邊界
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN123

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本文編號(hào)：2669295