径向相对论速调管中间腔高频特性的研究

摘要

近几年，相对论速调管的发展不再盲目追求很高的功率，而是重点研究有较高输出功率、尺寸适中的器件。但是，轴向器件普遍要么效率高但阻抗也高、要么阻抗低但效率也低，而且大多聚焦系统复杂，这些问题导致轴向相对论速调管在小型化和高效率的高功率微波器件发展中受到一定制约。由于径向速调管器件具有空间电荷效应小、空间极限电流大、阻抗低，利于提高器件的功率和效率，并有助于实现器件的小型化等优点，成为高功率微波器件的重要发展方向之一。本文设计了一个用作径向相对论速调管中间腔的谐振腔，对其高频特性进行了分析，并提出了一种利用磁耦合环抑制速调管高次模振荡的方法。
　　首先，本文阐述了径向相对论速调管的研究意义，并简要介绍了其发展现状，之后对电子束在高频结构中的运动过程进行了详细的描述。
　　其次，通过调研发现现在研究的径向速调管器件都是RKO，而RKO的高频结构多为带栅网的同轴谐振腔，它的场分布满足速调管的需求，但是栅网的存在会影响器件的寿命，且会使器件更加复杂，因此本文设计速调管放大器中间腔时去掉了栅网，使之形成了一种新型的谐振腔，命名为刻槽谐振腔，通过将其结构划分为3个标准谐振腔，并利用边界场匹配的方法求得了其谐振频率和场分布，最后又用仿真验证了TM011模式的径向电场的分布特点，确定刻槽谐振腔的场分布完全符合径向速调管器件的需求。
　　最后，在分析刻槽谐振腔的高频特性时发现，谐振腔的工作模式TM011和其他高次模的频率间隔较小，容易产生高次模的振荡，本文通过刻槽谐振腔的场分布特点，提出了利用磁耦合环降低高次模的Q值的方法来增大高次模的起振电流，通过仿真发现，加入磁耦合环后，原本Q值大小接近的TM011、TM111、TM211模式的Q值变为764.7、92.5和92.8,那么TM111、TM211模式的起振电流将接近TM011模式的8倍，难以起振，达到抑制高次模振荡的目的。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 径向相对论速调管的研究意义

1．2 速调管的国内外发展现状

1．3 论文的主要内容

第2章 相对论速调管的相关理论

2．1 速调管的基本工作原理

2．2 速度调制原理

2．3 电子束负载

2．4 电子束的群聚漂移

2．4．1 电子群聚的时-空图

2．4．2 电子群聚的相位图

2．4．3 群聚电流

2．5 电子束的能量转换

2．5．1 高频腔中的感应电流

2．5．2 高频腔的能量交换

2．6 中间腔的设计要求

2．7 本章小结

第3章 刻槽谐振腔的设计及高频特性分析

3．1 刻槽谐振腔的理论设计

3．1．1 物理模型

3．1．2 色散方程

3．2 刻槽谐振腔的仿真结果分析

3．3 本章小结

第4章 刻槽谐振腔高次模的抑制

4．1 高次模的产生机理及抑制措施

4．1．1 高次模的产生机理

4．1．2 高次模的抑制机理

4．1．3 高次模的抑制方法及其在径向速调管器件中的局限性

4．2 利用磁耦合环抑制刻槽谐振腔高次模的理论依据

4．3 利用磁耦合环抑制刻槽谐振腔高次模的建模及仿真

4．3．1 利用磁耦合环抑制高次模的模型

4．3．2 仿真结果及分析

4．4 本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文