当前位置:主页 > 科技论文 > 电子信息论文 >

S波段同轴相对论扩展互作用腔振荡器设计

发布时间:2018-09-06 18:01
【摘要】:在高功率微波领域的研究进程中,增大输出功率和提高转换效率一直是该领域的重要目标。而渡越时间振荡器作为高功率微波领域的典型器件之一,具有腔体构造简单,输出功率高且工作频点单一的优点,从而受到科研人员关注。目前,大多数渡越时间振荡器通常使用栅网结构或圆柱腔结构,同轴结构的研究则相对较少,而同轴结构可增大腔体结构的空间电荷限制电流,从而增大整管的输出功率。基于此,为了提高输出功率和器件效率,本文设计了一种基于渡越时间效应的,工作于S波段的同轴扩展互作用腔振荡器,并对该器件进行了详细研究,具体研究内容如下:1.分析了在同轴漂移管中的空间电荷限制流,结果表明同轴结构有利于提高器件的效率。同时分析了在同轴结构中保证电子束稳定传输的临界磁场取值。接着分析了基于小信号前提下,单腔结构与两腔结构中电子注与?模场的作用情况,推导了电子在离开间隙时的速度及动能,最后得到了电子负载电导和效率的表达式;2.通过理论分析了S波段同轴相对论扩展互作用腔振荡器的主要设计参量,同时结合实际工艺等方面给出了各参量的设计标准;3.利用软件对S波段同轴相对论扩展互作用腔振荡器的高频特性进行了研究,主要分析了调制腔中0模场和?模场以及输出腔中01TM模场,同时分别研究了多个设计参量对腔体高频特性的影响,为S波段同轴相对论扩展互作用腔振荡器的设计提供依据;4.通过PIC粒子模拟分别研究了电子束在调制腔中与高频场的作用过程以及电子束在输出腔中的微波提取过程,最后对整腔结构进行了PIC粒子模拟。粒子模拟结果表明,在引导磁场1T,电子束电压900kV电流9kA的条件下,整管的输出微波功率为2GW,微波频率为2.408GHz,效率为24.7%。通过本文的研究,S波段同轴相对论扩展互作用腔振荡器表现出了良好的输出性能,表明同轴结构在高功率微波源方面的应用是可行的,同时本文的研究也为进一步探究同轴结构的高功率微波器件奠定了基础。
[Abstract]:In the research process of high power microwave field, increasing output power and improving conversion efficiency have been the important goals in this field. As one of the typical devices in the field of high power microwave, the transit time oscillator has the advantages of simple structure, high output power and single operating frequency. At present, most transit time oscillators usually use grid structure or cylindrical cavity structure, but the coaxial structure is less studied, and the coaxial structure can increase the space charge limiting current of the cavity structure, thus increasing the output power of the whole transistor. Based on this, in order to improve the output power and device efficiency, a coaxial extended interaction cavity oscillator based on transition time effect is designed and studied in detail. The research contents are as follows: 1. The space charge limiting current in the coaxial drift tube is analyzed. The results show that the coaxial structure is helpful to improve the efficiency of the device. At the same time, the critical magnetic field values to ensure the stable transmission of electron beam in coaxial structure are analyzed. Then we analyze the electron beam and electron beam in single cavity structure and two cavity structure based on small signal. The velocity and kinetic energy of the electron when leaving the gap are derived. Finally, the expressions of conductivity and efficiency of the electron load are obtained. The main design parameters of S-band coaxial relativistic extended interaction cavity oscillator are analyzed theoretically. The high frequency characteristics of S-band coaxial relativistic extended interaction cavity oscillator are studied by software. The influence of several design parameters on the high frequency characteristics of the cavity is studied, which provides a basis for the design of the S-band coaxial relativistic extended interaction cavity oscillator. The interaction between the electron beam and the high frequency field in the modulation cavity and the microwave extraction process of the electron beam in the output cavity were studied by PIC particle simulation. Finally, the PIC particle simulation of the whole cavity structure was carried out. The particle simulation results show that the output microwave power is 2GW, the microwave frequency is 2.408GHz and the efficiency is 24.7 under the conditions of guided magnetic field 1 T and electron beam voltage 900kV current 9kA. The study of S-band coaxial relativistic extended interaction cavity oscillator shows good output performance, which shows that the application of coaxial structure in high power microwave source is feasible. At the same time, the research in this paper also lays a foundation for further exploring the coaxial structure of high power microwave devices.
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN752

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 令钧溥;贺军涛;张建德;江涛;邱永峰;;Ku波段同轴渡越辐射振荡器的数值模拟[J];强激光与粒子束;2014年06期

2 令钧溥;贺军涛;张建德;曹亦兵;白现臣;;行波提取型同轴渡越时间振荡器模拟[J];国防科技大学学报;2013年06期

3 陶建义;陈越;;外军高功率微波武器发展综述[J];中国电子科学研究院学报;2011年02期

4 黄华;罗雄;雷禄容;罗光耀;张北镇;金晓;谭杰;;长脉冲相对论扩展互作用腔振荡器的初步研究[J];物理学报;2010年03期

5 张长亮;陈雷;赵然;陈文灵;姚广峰;;高功率微波武器的研究现状与发展趋势[J];中国航天;2008年12期

6 黄华;甘延青;雷禄容;金晓;鞠炳权;向飞;冯弟超;刘忠;;S波段相对论速调管振荡器研究[J];物理学报;2008年03期

7 雷禄容;范植开;黄华;丁恩燕;张兴凯;陈志刚;冯弟超;于爱民;刘天文;杨周炳;安海狮;;S波段速调管双间隙输出腔的设计和实验研究[J];强激光与粒子束;2008年01期

8 黄华;孟凡宝;范植开;李正红;方向;;相对论速调管三轴提取腔的分析与设计[J];物理学报;2006年10期

9 肖仁珍;刘国治;林郁正;陈昌华;;同轴慢波结构相对论高功率微波产生器理论分析[J];强激光与粒子束;2006年02期

10 陈代兵,刘庆想,何琥,苏昶;X波段五腔渡越管振荡器的理论与实验研究[J];强激光与粒子束;2005年01期

相关会议论文 前1条

1 黄华;范植开;何琥;李正红;谭杰;;S波段长脉冲高功率微波器件研究设想与粒子模拟[A];中国工程物理研究院科技年报(2002)[C];2002年

相关博士学位论文 前4条

1 曹亦兵;基于渡越辐射新型高功率微波源的研究[D];国防科学技术大学;2012年

2 贺军涛;新型渡越时间振荡器的研究[D];国防科学技术大学;2004年

3 何琥;X波段渡越辐射振荡器的理论和实验研究[D];中国工程物理研究院北京研究生部;2003年

4 贾云峰;径向渡越时间振荡器的研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年

相关硕士学位论文 前2条

1 党方超;Ku波段低导引磁场无箔径向渡越时间振荡器的研究[D];国防科学技术大学;2013年

2 曹亦兵;低阻无箔渡越辐射振荡器的研究[D];国防科学技术大学;2008年



本文编号:2227106

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2227106.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户508aa***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com