本文關鍵詞：平面磁絕緣線振蕩器的設計與模擬研究

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【摘要】：針對當前高功率微波(High-Power Microwave, HPM)中的熱點器件——磁絕緣線振蕩器(MILO)頻率低、效率低等問題,提出了一種可以沿X方向平面展開的平面MILO。這種器件也是一種正交場HPM器件,通過一個低外加磁場來代替常規(guī)MILO中的磁絕緣電流,輔助實現(xiàn)器件的磁絕緣,從而實現(xiàn)器件效率的提高。結合PIC模擬,建立一個外加低磁場的C波段平面MILO,并根據(jù)其慢波結構(平面折縐表面)特點給出相應的色散曲線,確定微波器件工作點,利用2.5維全電磁粒子模擬軟件對其進行數(shù)值模擬,同時,論文還討論了今后實驗時可能面臨的問題及擬解決方法。本論文的主要研究內容包括以下幾個方面：從HPM的發(fā)展入手,概述了MILO的歷史和國內外MILO的研究現(xiàn)狀與研究方法,闡述了平面MILO的研究意義。通過對常規(guī)MILO的研究方法和作用機理的研究,分析了MILO在較高頻段工作時功率容量不夠導致的陰陽極擊穿和輸出效率低等問題。根據(jù)常規(guī)MILO的模型,將其慢波結構平面展開為平面折皺表面,即將圓柱腔體平面展開為矩形腔體,擴展了腔內空間,提高了功率容量,尤其適合在高頻工作。同時采用外加磁場來代替常規(guī)MILO中的磁絕緣電流,更好的利用了輸出電功率,提高了整管效率。結合PIC模擬,建立一個可外加低磁場的C波段平面MILO:并根據(jù)其慢波結構(平面折縐表面)特點給出相應的色散曲線,確定微波器件工作點。利用2.5維全電磁粒子模擬軟件對平面MILO進行數(shù)值模擬,通過優(yōu)化外加磁場等手段,在輸入為4.0 GW電功率(工作電壓約800kV)的條件下,模擬得到頻率為6.56 GHz,輸出功率為1.22 GW,功率效率約30%的微波輸出。
【關鍵詞】：磁絕緣線振蕩器 HPM 色散特性 粒子模擬
【學位授予單位】：中國工程物理研究院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN752
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-29
• 1.1 HPM源簡介11-17
• 1.1.1 HPM的定義11-12
• 1.1.2 HPM的發(fā)展簡史12-13
• 1.1.3 HPM源的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.1.4 HPM技術的相關專業(yè)15
• 1.1.5 HPM的應用前景15-17
• 1.2 磁絕緣線振蕩器17-27
• 1.2.1 MILO研究的歷史與現(xiàn)狀17-26
• 1.2.2 MILO研究的方法26-27
• 1.3 課題的研究內容及重要意義27-29
• 1.3.1 課題研究的意義27-28
• 1.3.2 課題研究的主要內容28
• 1.3.3 論文的創(chuàng)新性28-29
• 第二章 磁絕緣線振蕩器的理論研究29-37
• 2.1 正交場的基本作用原理29-33
• 2.1.1 無限大電極正交場中的電子運動29-31
• 2.1.2 行波場對電子的作用31-33
• 2.2 慢波結構與MILO的工作原理33-37
• 2.2.1 慢波結構33-34
• 2.2.2 MILO的束波同步條件34
• 2.2.3 MILO的工作原理34-37
• 第三章 平面MILO的結構設計37-44
• 3.1 平面MILO的理論模型及色散特性37-42
• 3.1.1 理論模型37-38
• 3.1.2 色散特性研究38-42
• 3.2 結構設計42-44
• 3.2.1 基本結構42
• 3.2.2 工作原理42-44
• 第四章 平面MILO的模擬優(yōu)化44-49
• 4.1 粒子模擬44-46
• 4.1.1 粒子軌跡分析44-45
• 4.1.2 模擬優(yōu)化45-46
• 4.2 典型模擬結果46-49
• 第五章 總結與展望49-50
• 5.1 主要工作及結果49
• 5.2 今后工作展望49-50
• 致謝50-51
• 參考文獻51-56

【參考文獻】

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本文編號：922419