隨著大功率回旋管的發(fā)展,其注波互作用腔體越來越大,輸出的模式階數(shù)也越來越高,而這些高階模式不能直接使用,需要借助于準(zhǔn)光模式變換器將其轉(zhuǎn)化為高斯模。為了驗證準(zhǔn)光模式變換器的可靠性,必須在安裝之前進(jìn)行測試,而測試的關(guān)鍵就是設(shè)計出準(zhǔn)光模式變換器的源。目前國內(nèi)外有兩種不同的設(shè)計方式用于產(chǎn)生這種高階模式的源,一種是同軸波導(dǎo)模式激勵器,另一種是同軸準(zhǔn)光模式激勵器。為了深入研究同軸諧振腔,本文使用表面阻抗匹配法具體分析了同軸諧振腔的選模能力,相比于空心圓柱諧振腔,其具有更強(qiáng)的選模能力;然后結(jié)合麥克斯韋方程組和傳輸線理論推導(dǎo)了滿足同軸諧振腔的一維線性微分方程組,通過編寫Python程序求解此方程組,便可以得到沿腔體軸線電場幅值,以及腔體的諧振頻率和繞射品質(zhì)因數(shù)。使用程序可以快速優(yōu)化出諧振腔的優(yōu)化參數(shù),這是傳統(tǒng)電磁仿真軟件無法比擬的。通過這些理論,本文設(shè)計了三種類型的同軸諧振腔,用于激勵TE_(62)模,其工作頻率分別為93.81 GHz、93.82 GHz、94.08 GHz,輸出的TE_(62)模純度分別為93.27%、80.39%、96.29%。在同軸諧振腔的基礎(chǔ)上,設(shè)計了準(zhǔn)光模式激勵器。準(zhǔn)光模式激勵器由側(cè)壁打孔的同軸諧振腔、準(zhǔn)光拋物鏡面、高斯喇叭和凸透鏡組成。其中準(zhǔn)光拋物鏡面通過幾何光學(xué)理論設(shè)計,高斯喇叭使用耦合波導(dǎo)理論設(shè)計,側(cè)壁打孔是通過電磁仿真軟件進(jìn)行優(yōu)化處理的。通過整體仿真優(yōu)化,其輸出的TE_(62)模純度為97.81%,且?guī)捲? GHz以上,但是轉(zhuǎn)換效率沒有同軸波導(dǎo)模式激勵器那么高,整體轉(zhuǎn)換效率僅有8.0%。這是由于腔體尺寸太小,且側(cè)壁開孔數(shù)量有限,加之高斯波束能量不集中,導(dǎo)致了輻射到腔體內(nèi)部的能量迅速減少。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN12
【部分圖文】：

圖 1-1 第一個回旋管設(shè)計模型基于 ECR(電子回旋共振)現(xiàn)象，這種現(xiàn)共振產(chǎn)生的[16,21]。關(guān)于這一現(xiàn)象的理論亞的 Twiss[22]、美國的 Schneider 和蘇聯(lián)果由 Gaponov 和 Pental 在 1959 年發(fā)表[2的一些科學(xué)家[24-26]。在 1964 年，Hirshf

類型的回旋管，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1-2 所示，雖然有兩種不流研究都采用內(nèi)置準(zhǔn)光型的橫向輸出結(jié)構(gòu)的回旋管，因為回旋管，這種新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計使得回旋管具有更短的長度優(yōu)勢，而老式的徑向輸出結(jié)構(gòu)回旋管雖然設(shè)計簡單些，但有分離，在輸出窗口，就可能有電子打在上面，且腔體大散熱問題嚴(yán)重，制約了其向大功率回旋管發(fā)展的方向。由新型的回旋管由電子槍、弗拉索夫輻射器、準(zhǔn)光模式變換構(gòu)成，其中準(zhǔn)光模式變換器的作用是將高階輸出模式變?yōu)?

圖 1-3 簡單的電容演變到閉合諧振器在 LC 槽電路中，電能可以存儲在電感和電容中，其中電能分為兩部分，一部分存儲在電容器件中，另一部分存儲在電感器件中。在這種電感和電容組成的電路，其諧振頻率已經(jīng)確定，根據(jù)熵會朝著越來越低的方向走，且在電路中產(chǎn)生變化的電場和變化的磁場，就會形成了振蕩[1]。在微波腔中，電場能量儲存在導(dǎo)電腔體形成的壁電路中，磁場能量儲存在導(dǎo)電腔體變化壁電流形成的磁場中。在諧振頻率下，能量可以持續(xù)積累達(dá)到最大，這種積累靠的是電場能量與磁場能量來回轉(zhuǎn)換，這種轉(zhuǎn)換就會形成電磁波。這正是由于微波諧振腔也能產(chǎn)生電磁振蕩。例如常用的放大管，它是微波振蕩管中常用的器件之一，它也是一個電磁波可以與電子交換能量的地方，這種特性使得諧振腔在微波技術(shù)領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。例如，利用諧振腔的選頻特性可以制作微波過濾器，用于濾除雜模，也可以制作阻抗匹配元器件；還可以利用諧振腔只有整數(shù)個諧振波長的特性，制作一個波長計或者回波箱等等。對于微波諧振腔，其主要特性還是諧振頻率和品質(zhì)因數(shù)[1]，諧振頻率就是電磁
【參考文獻(xiàn)】

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