文档介绍：中国科学院电子学研究所
博士学位论文
8mm二次谐波三腔回旋速调管放大器的研究
姓名:梁显锋
申请学位级别:博士
专业:物理电子学
指导教师:刘濮鲲
20040628
摘要回旋速调管放大器是一种能够在毫米波段获得高功率、高效率及一定带宽的新型毫米波相干辐射源,因其在高功率毫米波雷达、电子对抗、定向能武器、材料处理和加速器等领域的重要应用前景,在国际上受到了特别的重视。基于电子回旋谐振脉塞原理工作的谐波回旋速调管放大器的工作磁场强度是基波的痵是谐波数蚨苁视糜诨越细叩木煤撩撞ɡ状锵低场1狙论文对涡巢ɑ匦俚鞴芊糯笃鳎乇鹗瞧渲械牡缱幼⒁徊ɑプ饔眉榜詈首先系统地分析了谐波回旋速调管放大器中注一波互作用的物理机制。基于谐波回旋速调管放大器的小信号增益和各谐振腔中电子注负载电导的计算公式。结合小信号分析和选模问题,以及诸如输出腔壁的损耗、空间电荷效应等影响因素的设计考虑,确定了涡巢ㄈ换匦俚鞴芊糯笃鞯幕旧杓参数。此外,根据线性分析理论,研究了放大器各谐振腔的起振条件,初步分析了放大器的带宽特性等。这些工作为涡巢ɑ匦俚鞴芊糯笃髯⒁徊ɑ作用电路的设计,提供了基本的理论参考。利用高频结构模拟软件,完成了涡巢ㄈ换匦俚鞴芊糯笃设计了放大器的输出腔结构。基于砑晒7⒊鲇τ糜谛巢ɑ匦调管放大器的——W幽D獬绦颉Mü齈粒子模拟,对作磁场的变化对放大器输出功率和带宽平衡关系的影响等。计算结果与相关报道的实验结果一致。本文对实际设计的放大器结构中注一波互作用进行了计算,在弱耦合条件下,渐变圆柱波导中传输模式可能激励的主要杂模的判定条件和有限长度渐变波导中实现杂模相消干扰的条件,获得了主要杂模幅度的简化计输出段进行了深入的理论研究和数值模拟。等效电路模型分析,扩展了谐波回旋速调管放大器的小信号分析理论,获得了高频系统的模拟计算,确定了输入腔、群聚腔和输出腔的基本工作参数;优化涡巢ㄈ换匦俚鞴芊糯笃鞯淖⒁徊ɑプ饔媒辛讼晗傅哪D饧扑悖得了比较准确的电磁波和粒子互作用的输出图像。研究了影响放大器互作用输出特性的因素,诸如电子注参数对效率的影响、输入功率对增益的影响以及工获得了比较理想的结果,对进一步的优化设计和实际制管很有指导意义。本文还结合D饧扑悖冉舷晗傅胤治隽斯こ躺弦种品糯笃髦性幽U竦吹姆椒ǎ对实际工程应用具有~定的参考意义。基于耦合模理论,比较详细地分析了渐变波导中模式的耦合特性。研究了涡巢ㄈ换匦俚鞴芊糯笃鞯难芯
关键词:算公式和渐变波导轮廓曲线的计算公式。重点研究了ケ洳ǖ的模式耦合特性。通过高频计算,对比分析了一种近似线性的渐变波导,一种模抑制的性能特性。针对涡巢ㄈ换匦俚鞴芊糯笃魇涑瞿J降奶氐悖设计了一段ケ洳ǖ际涑龆巍@洳馐笛榻峁な担邢蕹ざ鹊瓹渐变波导模式耦合特性比较理想。输出耦合段上变正弦分布的非线性渐变波导以及一种改进的瓹渐变波导杂回旋速调管放大器二次谐波W幽D小信号理论涡巢ㄈ坏叫俚鞴芊糯笃鞯难芯
—曲狦旧【—.,,甌瑂甋,瑃瑂痮甌,,.,.
...—猚ⅱ鬷瑃.,—瑆甌甌.,甌粀琣狢琲.
.:一婴三姿堂茎三堕旦堑望塑笪堕查矍塑型壅
:州.‘·呀日期:.;口研究成果声明关于学位论文使用权的说明日期:,呻学位论文;③电子所可允许学位论文被查阅或借阅;④电子所可以学术交流为目的,复制赠送和交换学位论文;⑤电子所可以公布学位论文的全行的研究工作获得的研究成果。尽我所知,文中除特别标注和致谢的地方外,学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包本人完全了解中国科学院电子学研究所有关保留、使用学位论文的件与复印件;②电子所可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存部或部分内容C苎宦畚脑诮饷芎笞袷卮斯娑。本人郑重声明:所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进含为获得中国科学院电子学研究所或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在特此申明。规定,其中包括:①电子所有权保管、并向有关部门送交学位论文的原学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名:签名:导师签名:
第一章绪论回旋管放大器简介展出了能有效工作在毫米波段的快波器件——回旋管。毫米波是介于微波与红外之间的电磁波,频率范围在~,相应波长为玪:撩撞ㄏ低尘哂卸捞氐挠诺悖洳唤鼍哂蟹直媛矢摺⒕源宽和海面回波低的优点:而且与微波相比,毫米波的能量更集中,对目标的作用强度也更大;另外其波长更短,因而方向性好。毫米波系统主要应用在结构小、重量轻、分辨力高、作用距离近和具有良好多普勒处理特性的场合,包括高分辨率成像、精确跟踪和云层研究等“““。目前毫米波系统的应用与发展主要受毫米波功率源的制约。因而高功率毫米波源的研制显