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内开槽螺纹波导及双电子注同轴腔回旋管线性理论研究

作　者: 张雅鑫
导　师: 刘盛纲
学　校: 电子科技大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: 电子回旋脉塞内开槽螺纹波导双电注同轴腔回旋管回旋动力学理论线性理论自洽非线性方程组耦合波理论阻抗微扰模式竞争色散特性
分类号: TN12
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

回旋管是20世纪50年代后期发展起来的一类新型微波电子器件,它能在毫米甚至亚毫米波段产生或者通过放大得到大功率微波辐射,并具有相当高的工作频率。它的诞生是微波电子器件发展史上又一重大的带机理性的突破,对毫米亚毫米波段的开拓和利用带来了新的希望和巨大的推动作用。由于回旋管具有在毫米、亚毫米波段其它器件无可比拟的高峰值功率、高平均功率的优越性,因此在受控热核聚变等离子体的回旋管加热(ECRH)、电子高能RF加速、雷达系统、通信系统以及定向武器(DEW)等方面都有着广阔的应用前景。七十年代以来,回旋管无论是在理论还是在实验上都得到了飞速的发展。本文主要运用线性理论分析了内开槽螺纹波导回旋管与双电子注同轴腔回旋管。首先,在耦合波理论基础上运用阻抗微扰法分析了内开槽螺纹波导的冷腔色散特性,通过数值运算作出了冷腔色散曲线同时用三维粒子模拟软件进行了相应的冷腔分析。接下来,从电子运动方程出发得到了自洽非线性方程组,通过一阶线性近似导出了螺纹波导中注波互作用色散关系,从中分析该波导超宽带特性。其次,基于回旋动力学理论,对刘盛纲院士提出的一种新型回旋管-双电子注同轴腔回旋管进行了初步的线性理论研究分析;通过在回旋中心坐标系中求解线性伏拉索夫方程,推导出了注波互作用方程、互作用功率、起振电流表达式。然后通过数值运算,讨论了该回旋管在互作用增长率和模式竞争两个方面上的优势。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-19
  1.1 电子回旋脉塞机理  8-9
  1.2 电子回旋脉塞器件的发展及现状  9-12
  1.3 回旋动力学理论  12-15
    1.3.1 回旋动力学理论简介  12
    1.3.2 在电子回旋中心坐标系中高频场的局部展开  12-13
    1.3.3 电子回旋脉塞动力学理论  13-15
  1.4 内开槽螺纹波导的研究背景及意义  15-16
  1.5 双电子注同轴腔回旋管的研究背景及意义  16-17
  1.6 本学位论文研究内容及意义  17-19
第二章内开槽螺纹波导的冷腔色散特性及线性理论研究  19-36
  2.1 内开槽螺纹波导的冷腔色散特性分析  19-27
    2.1.1 螺纹波导的边界条件及3 维结构  19-20
    2.1.2 螺纹波导耦合波理论分析及色散方程推导  20-24
    2.1.3 螺纹波导色散特性分析  24-27
    2.1.4 小结  27
  2.2 内开槽螺纹波导的线性理论分析  27-35
    2.2.1 内开槽螺纹波导自洽非线性方程组  28-30
    2.2.2 内开槽螺纹波导线性理论  30-33
    2.2.3 注波互作用色散方程数值计算  33-35
  2.3 小结  35-36
第三章双电子注同轴腔电子回旋脉塞动力学理论分析  36-53
  3.1 双电子注同轴腔中束波互作用色散方程推导及分析  36-42
    3.1.1 同轴腔中高频场的分布及局部展开  36-38
    3.1.2 同轴腔中注波互作用色散方程的推导  38-41
    3.1.3 同轴腔中注波互作用色散方程的数值计算及比较  41-42
  3.2 双电子注同轴腔中束波互作用功率的推导及分析  42-47
  3.3 双电子注同轴腔中起振电流模式竞争的分析  47-52
  3.4 小结  52-53
第四章结论  53-55
致谢  55-56
参考文献  56-59
攻硕期间取得的成果  59

内开槽螺纹波导及双电子注同轴腔回旋管线性理论研究

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