1、电子科学与技术专业毕业论文 精品论文 P 波段同轴返波振荡器的研究关键词：同轴相对论返波振荡器 设计原则 非均匀慢波结构 粒子模拟 P 波段 高功率微波源摘要：目前，国内外关于 X 波段和 C 波段的相对论返波振荡器的报道很多，而关于 P 波段的相对论返波振荡器尚未见报道，但是 1GHz 以下的高功率微波源仍然具有潜在的国防和工业应用前景。随着高功率微波技术的发展，为了适应高功率微波和目标相互作用的需求，补充低频段的高功率微波源具有重要意义。 首先，本论文采用线性理论模型推导出“冷腔”情况下任意轴对称同轴外周期慢波结构中 TM 模式的色散方程，在此基础上，推导了任意电子束加载情况下轴对称周期慢
2、波结构中 TM 模式的色散方程，通过编程求解得到了在一定结构参数条件下的 BWO 同轴慢波结构中 TM 模的色散曲线，并详细分析了 P 波段 BWO 慢波结构中 TM01 模的色散曲线随器件几何尺寸的变化情况，从而得到了能够工作在P 波段的 BWO 器件慢波结构的近似尺寸，为随后的粒子模拟优化设计提供了方便。同时研究表明同轴相对论返波振荡器可以在相互作用区半径不大的情况下较容易地实现 P 波段的微波输出，这对研制重量轻、体积小的紧凑型 P 波段返波振荡器具有重要的现实意义。 其次，在模拟研究中，我们采用 2.5D 全电磁粒子模拟软件对 P 波段 BWO 进行了粒子模拟。(1)以均匀结构双波纹同
3、轴返波振荡器为模型研究了 P 波段 BWO 的几何结构参数、电子束参数及导引磁场对其工作特性的影响，得到了许多规律性认识；(2)通过优化，设计的均匀结构同轴BWO 获得频率 767MHz、平均功率 2.51GW、束波转换效率 30.8的微波输出，器件最大半径为 5.9cm；(3)非均匀结构相比均匀结构具有更高的束波转换效率，在总结模拟经验提出同轴结构中构造慢波结构近似原则的基础上，通过比较说明渐变型非均匀慢波结构相比分段式非均匀慢波结构更能提高束波作用效率，提高微波输出功率；(4)结合同轴结构和渐变型非均匀慢波结构的优点，构造了一个双波纹渐变型非均匀慢波结构 BWO。在导引磁场 0.83T 的
4、条件下，获得了平均功率 2.76GW、频率 767MHz 的微波输出，效率 33.9。导引磁场降低到0.69T 的时候，仍然得到平均功率 2.37GW 的微波输出。该结构包含周期比较少，对导引磁场要求低，并且结构较为紧凑，装配简单，容易调节。 最后，利用高频场分析软件模拟设计了一个辐射系统，该辐射系统完成了 TEM 模到 TM01 模的模式转换、辐射波导与空间的匹配辐射、内导体的机械支撑、以及内外导体的金属连接等功能。另外，结合 TORCH-1 加速器的参数，进行了初步的实验设计。 这些研究成果对今后开展 P 波段 RBWO 的实验研究具有一定的参考意义。正文内容目前，国内外关于 X 波段和
5、C 波段的相对论返波振荡器的报道很多，而关于 P 波段的相对论返波振荡器尚未见报道，但是 1GHz 以下的高功率微波源仍然具有潜在的国防和工业应用前景。随着高功率微波技术的发展，为了适应高功率微波和目标相互作用的需求，补充低频段的高功率微波源具有重要意义。 首先，本论文采用线性理论模型推导出“冷腔”情况下任意轴对称同轴外周期慢波结构中 TM 模式的色散方程，在此基础上，推导了任意电子束加载情况下轴对称周期慢波结构中 TM 模式的色散方程，通过编程求解得到了在一定结构参数条件下的 BWO 同轴慢波结构中 TM 模的色散曲线，并详细分析了 P 波段 BWO 慢波结构中 TM01 模的色散曲线随器件
6、几何尺寸的变化情况，从而得到了能够工作在P 波段的 BWO 器件慢波结构的近似尺寸，为随后的粒子模拟优化设计提供了方便。同时研究表明同轴相对论返波振荡器可以在相互作用区半径不大的情况下较容易地实现 P 波段的微波输出，这对研制重量轻、体积小的紧凑型 P 波段返波振荡器具有重要的现实意义。 其次，在模拟研究中，我们采用 2.5D 全电磁粒子模拟软件对 P 波段 BWO 进行了粒子模拟。(1)以均匀结构双波纹同轴返波振荡器为模型研究了 P 波段 BWO 的几何结构参数、电子束参数及导引磁场对其工作特性的影响，得到了许多规律性认识；(2)通过优化，设计的均匀结构同轴BWO 获得频率 767MHz、平
7、均功率 2.51GW、束波转换效率 30.8的微波输出，器件最大半径为 5.9cm；(3)非均匀结构相比均匀结构具有更高的束波转换效率，在总结模拟经验提出同轴结构中构造慢波结构近似原则的基础上，通过比较说明渐变型非均匀慢波结构相比分段式非均匀慢波结构更能提高束波作用效率，提高微波输出功率；(4)结合同轴结构和渐变型非均匀慢波结构的优点，构造了一个双波纹渐变型非均匀慢波结构 BWO。在导引磁场 0.83T 的条件下，获得了平均功率 2.76GW、频率 767MHz 的微波输出，效率 33.9。导引磁场降低到0.69T 的时候，仍然得到平均功率 2.37GW 的微波输出。该结构包含周期比较少，对导
8、引磁场要求低，并且结构较为紧凑，装配简单，容易调节。 最后，利用高频场分析软件模拟设计了一个辐射系统，该辐射系统完成了 TEM 模到 TM01 模的模式转换、辐射波导与空间的匹配辐射、内导体的机械支撑、以及内外导体的金属连接等功能。另外，结合 TORCH-1 加速器的参数，进行了初步的实验设计。 这些研究成果对今后开展 P 波段 RBWO 的实验研究具有一定的参考意义。目前，国内外关于 X 波段和 C 波段的相对论返波振荡器的报道很多，而关于 P波段的相对论返波振荡器尚未见报道，但是 1GHz 以下的高功率微波源仍然具有潜在的国防和工业应用前景。随着高功率微波技术的发展，为了适应高功率微波和目
9、标相互作用的需求，补充低频段的高功率微波源具有重要意义。 首先，本论文采用线性理论模型推导出“冷腔”情况下任意轴对称同轴外周期慢波结构中 TM 模式的色散方程，在此基础上，推导了任意电子束加载情况下轴对称周期慢波结构中 TM 模式的色散方程，通过编程求解得到了在一定结构参数条件下的 BWO 同轴慢波结构中 TM 模的色散曲线，并详细分析了 P 波段 BWO 慢波结构中TM01 模的色散曲线随器件几何尺寸的变化情况，从而得到了能够工作在 P 波段的 BWO 器件慢波结构的近似尺寸，为随后的粒子模拟优化设计提供了方便。同时研究表明同轴相对论返波振荡器可以在相互作用区半径不大的情况下较容易地实现 P
10、 波段的微波输出，这对研制重量轻、体积小的紧凑型 P 波段返波振荡器具有重要的现实意义。 其次，在模拟研究中，我们采用 2.5D 全电磁粒子模拟软件对 P 波段 BWO 进行了粒子模拟。(1)以均匀结构双波纹同轴返波振荡器为模型研究了 P 波段 BWO 的几何结构参数、电子束参数及导引磁场对其工作特性的影响，得到了许多规律性认识；(2)通过优化，设计的均匀结构同轴 BWO 获得频率 767MHz、平均功率 2.51GW、束波转换效率 30.8的微波输出，器件最大半径为 5.9cm；(3)非均匀结构相比均匀结构具有更高的束波转换效率，在总结模拟经验提出同轴结构中构造慢波结构近似原则的基础上，通过
11、比较说明渐变型非均匀慢波结构相比分段式非均匀慢波结构更能提高束波作用效率，提高微波输出功率；(4)结合同轴结构和渐变型非均匀慢波结构的优点，构造了一个双波纹渐变型非均匀慢波结构 BWO。在导引磁场 0.83T 的条件下，获得了平均功率 2.76GW、频率 767MHz 的微波输出，效率 33.9。导引磁场降低到 0.69T的时候，仍然得到平均功率 2.37GW 的微波输出。该结构包含周期比较少，对导引磁场要求低，并且结构较为紧凑，装配简单，容易调节。 最后，利用高频场分析软件模拟设计了一个辐射系统，该辐射系统完成了 TEM 模到 TM01 模的模式转换、辐射波导与空间的匹配辐射、内导体的机械支
12、撑、以及内外导体的金属连接等功能。另外，结合 TORCH-1 加速器的参数，进行了初步的实验设计。 这些研究成果对今后开展 P 波段 RBWO 的实验研究具有一定的参考意义。目前，国内外关于 X 波段和 C 波段的相对论返波振荡器的报道很多，而关于 P波段的相对论返波振荡器尚未见报道，但是 1GHz 以下的高功率微波源仍然具有潜在的国防和工业应用前景。随着高功率微波技术的发展，为了适应高功率微波和目标相互作用的需求，补充低频段的高功率微波源具有重要意义。 首先，本论文采用线性理论模型推导出“冷腔”情况下任意轴对称同轴外周期慢波结构中 TM 模式的色散方程，在此基础上，推导了任意电子束加载情况下
13、轴对称周期慢波结构中 TM 模式的色散方程，通过编程求解得到了在一定结构参数条件下的 BWO 同轴慢波结构中 TM 模的色散曲线，并详细分析了 P 波段 BWO 慢波结构中TM01 模的色散曲线随器件几何尺寸的变化情况，从而得到了能够工作在 P 波段的 BWO 器件慢波结构的近似尺寸，为随后的粒子模拟优化设计提供了方便。同时研究表明同轴相对论返波振荡器可以在相互作用区半径不大的情况下较容易地实现 P 波段的微波输出，这对研制重量轻、体积小的紧凑型 P 波段返波振荡器具有重要的现实意义。 其次，在模拟研究中，我们采用 2.5D 全电磁粒子模拟软件对 P 波段 BWO 进行了粒子模拟。(1)以均匀
14、结构双波纹同轴返波振荡器为模型研究了 P 波段 BWO 的几何结构参数、电子束参数及导引磁场对其工作特性的影响，得到了许多规律性认识；(2)通过优化，设计的均匀结构同轴 BWO 获得频率 767MHz、平均功率 2.51GW、束波转换效率 30.8的微波输出，器件最大半径为 5.9cm；(3)非均匀结构相比均匀结构具有更高的束波转换效率，在总结模拟经验提出同轴结构中构造慢波结构近似原则的基础上，通过比较说明渐变型非均匀慢波结构相比分段式非均匀慢波结构更能提高束波作用效率，提高微波输出功率；(4)结合同轴结构和渐变型非均匀慢波结构的优点，构造了一个双波纹渐变型非均匀慢波结构 BWO。在导引磁场
15、0.83T 的条件下，获得了平均功率 2.76GW、频率 767MHz 的微波输出，效率 33.9。导引磁场降低到 0.69T的时候，仍然得到平均功率 2.37GW 的微波输出。该结构包含周期比较少，对导引磁场要求低，并且结构较为紧凑，装配简单，容易调节。 最后，利用高频场分析软件模拟设计了一个辐射系统，该辐射系统完成了 TEM 模到 TM01 模的模式转换、辐射波导与空间的匹配辐射、内导体的机械支撑、以及内外导体的金属连接等功能。另外，结合 TORCH-1 加速器的参数，进行了初步的实验设计。 这些研究成果对今后开展 P 波段 RBWO 的实验研究具有一定的参考意义。目前，国内外关于 X 波
16、段和 C 波段的相对论返波振荡器的报道很多，而关于 P波段的相对论返波振荡器尚未见报道，但是 1GHz 以下的高功率微波源仍然具有潜在的国防和工业应用前景。随着高功率微波技术的发展，为了适应高功率微波和目标相互作用的需求，补充低频段的高功率微波源具有重要意义。 首先，本论文采用线性理论模型推导出“冷腔”情况下任意轴对称同轴外周期慢波结构中 TM 模式的色散方程，在此基础上，推导了任意电子束加载情况下轴对称周期慢波结构中 TM 模式的色散方程，通过编程求解得到了在一定结构参数条件下的 BWO 同轴慢波结构中 TM 模的色散曲线，并详细分析了 P 波段 BWO 慢波结构中TM01 模的色散曲线随器
17、件几何尺寸的变化情况，从而得到了能够工作在 P 波段的 BWO 器件慢波结构的近似尺寸，为随后的粒子模拟优化设计提供了方便。同时研究表明同轴相对论返波振荡器可以在相互作用区半径不大的情况下较容易地实现 P 波段的微波输出，这对研制重量轻、体积小的紧凑型 P 波段返波振荡器具有重要的现实意义。 其次，在模拟研究中，我们采用 2.5D 全电磁粒子模拟软件对 P 波段 BWO 进行了粒子模拟。(1)以均匀结构双波纹同轴返波振荡器为模型研究了 P 波段 BWO 的几何结构参数、电子束参数及导引磁场对其工作特性的影响，得到了许多规律性认识；(2)通过优化，设计的均匀结构同轴 BWO 获得频率 767MH
18、z、平均功率 2.51GW、束波转换效率 30.8的微波输出，器件最大半径为 5.9cm；(3)非均匀结构相比均匀结构具有更高的束波转换效率，在总结模拟经验提出同轴结构中构造慢波结构近似原则的基础上，通过比较说明渐变型非均匀慢波结构相比分段式非均匀慢波结构更能提高束波作用效率，提高微波输出功率；(4)结合同轴结构和渐变型非均匀慢波结构的优点，构造了一个双波纹渐变型非均匀慢波结构 BWO。在导引磁场 0.83T 的条件下，获得了平均功率 2.76GW、频率 767MHz 的微波输出，效率 33.9。导引磁场降低到 0.69T的时候，仍然得到平均功率 2.37GW 的微波输出。该结构包含周期比较少
19、，对导引磁场要求低，并且结构较为紧凑，装配简单，容易调节。 最后，利用高频场分析软件模拟设计了一个辐射系统，该辐射系统完成了 TEM 模到 TM01 模的模式转换、辐射波导与空间的匹配辐射、内导体的机械支撑、以及内外导体的金属连接等功能。另外，结合 TORCH-1 加速器的参数，进行了初步的实验设计。 这些研究成果对今后开展 P 波段 RBWO 的实验研究具有一定的参考意义。目前，国内外关于 X 波段和 C 波段的相对论返波振荡器的报道很多，而关于 P波段的相对论返波振荡器尚未见报道，但是 1GHz 以下的高功率微波源仍然具有潜在的国防和工业应用前景。随着高功率微波技术的发展，为了适应高功率微
20、波和目标相互作用的需求，补充低频段的高功率微波源具有重要意义。 首先，本论文采用线性理论模型推导出“冷腔”情况下任意轴对称同轴外周期慢波结构中 TM 模式的色散方程，在此基础上，推导了任意电子束加载情况下轴对称周期慢波结构中 TM 模式的色散方程，通过编程求解得到了在一定结构参数条件下的 BWO 同轴慢波结构中 TM 模的色散曲线，并详细分析了 P 波段 BWO 慢波结构中TM01 模的色散曲线随器件几何尺寸的变化情况，从而得到了能够工作在 P 波段的 BWO 器件慢波结构的近似尺寸，为随后的粒子模拟优化设计提供了方便。同时研究表明同轴相对论返波振荡器可以在相互作用区半径不大的情况下较容易地实
21、现 P 波段的微波输出，这对研制重量轻、体积小的紧凑型 P 波段返波振荡器具有重要的现实意义。 其次，在模拟研究中，我们采用 2.5D 全电磁粒子模拟软件对 P 波段 BWO 进行了粒子模拟。(1)以均匀结构双波纹同轴返波振荡器为模型研究了 P 波段 BWO 的几何结构参数、电子束参数及导引磁场对其工作特性的影响，得到了许多规律性认识；(2)通过优化，设计的均匀结构同轴 BWO 获得频率 767MHz、平均功率 2.51GW、束波转换效率 30.8的微波输出，器件最大半径为 5.9cm；(3)非均匀结构相比均匀结构具有更高的束波转换效率，在总结模拟经验提出同轴结构中构造慢波结构近似原则的基础上
22、，通过比较说明渐变型非均匀慢波结构相比分段式非均匀慢波结构更能提高束波作用效率，提高微波输出功率；(4)结合同轴结构和渐变型非均匀慢波结构的优点，构造了一个双波纹渐变型非均匀慢波结构 BWO。在导引磁场 0.83T 的条件下，获得了平均功率 2.76GW、频率 767MHz 的微波输出，效率 33.9。导引磁场降低到 0.69T的时候，仍然得到平均功率 2.37GW 的微波输出。该结构包含周期比较少，对导引磁场要求低，并且结构较为紧凑，装配简单，容易调节。 最后，利用高频场分析软件模拟设计了一个辐射系统，该辐射系统完成了 TEM 模到 TM01 模的模式转换、辐射波导与空间的匹配辐射、内导体的
23、机械支撑、以及内外导体的金属连接等功能。另外，结合 TORCH-1 加速器的参数，进行了初步的实验设计。 这些研究成果对今后开展 P 波段 RBWO 的实验研究具有一定的参考意义。目前，国内外关于 X 波段和 C 波段的相对论返波振荡器的报道很多，而关于 P波段的相对论返波振荡器尚未见报道，但是 1GHz 以下的高功率微波源仍然具有潜在的国防和工业应用前景。随着高功率微波技术的发展，为了适应高功率微波和目标相互作用的需求，补充低频段的高功率微波源具有重要意义。 首先，本论文采用线性理论模型推导出“冷腔”情况下任意轴对称同轴外周期慢波结构中 TM 模式的色散方程，在此基础上，推导了任意电子束加载
24、情况下轴对称周期慢波结构中 TM 模式的色散方程，通过编程求解得到了在一定结构参数条件下的 BWO 同轴慢波结构中 TM 模的色散曲线，并详细分析了 P 波段 BWO 慢波结构中TM01 模的色散曲线随器件几何尺寸的变化情况，从而得到了能够工作在 P 波段的 BWO 器件慢波结构的近似尺寸，为随后的粒子模拟优化设计提供了方便。同时研究表明同轴相对论返波振荡器可以在相互作用区半径不大的情况下较容易地实现 P 波段的微波输出，这对研制重量轻、体积小的紧凑型 P 波段返波振荡器具有重要的现实意义。 其次，在模拟研究中，我们采用 2.5D 全电磁粒子模拟软件对 P 波段 BWO 进行了粒子模拟。(1)
25、以均匀结构双波纹同轴返波振荡器为模型研究了 P 波段 BWO 的几何结构参数、电子束参数及导引磁场对其工作特性的影响，得到了许多规律性认识；(2)通过优化，设计的均匀结构同轴 BWO 获得频率 767MHz、平均功率 2.51GW、束波转换效率 30.8的微波输出，器件最大半径为 5.9cm；(3)非均匀结构相比均匀结构具有更高的束波转换效率，在总结模拟经验提出同轴结构中构造慢波结构近似原则的基础上，通过比较说明渐变型非均匀慢波结构相比分段式非均匀慢波结构更能提高束波作用效率，提高微波输出功率；(4)结合同轴结构和渐变型非均匀慢波结构的优点，构造了一个双波纹渐变型非均匀慢波结构 BWO。在导引
26、磁场 0.83T 的条件下，获得了平均功率 2.76GW、频率 767MHz 的微波输出，效率 33.9。导引磁场降低到 0.69T的时候，仍然得到平均功率 2.37GW 的微波输出。该结构包含周期比较少，对导引磁场要求低，并且结构较为紧凑，装配简单，容易调节。 最后，利用高频场分析软件模拟设计了一个辐射系统，该辐射系统完成了 TEM 模到 TM01 模的模式转换、辐射波导与空间的匹配辐射、内导体的机械支撑、以及内外导体的金属连接等功能。另外，结合 TORCH-1 加速器的参数，进行了初步的实验设计。 这些研究成果对今后开展 P 波段 RBWO 的实验研究具有一定的参考意义。目前，国内外关于
27、X 波段和 C 波段的相对论返波振荡器的报道很多，而关于 P波段的相对论返波振荡器尚未见报道，但是 1GHz 以下的高功率微波源仍然具有潜在的国防和工业应用前景。随着高功率微波技术的发展，为了适应高功率微波和目标相互作用的需求，补充低频段的高功率微波源具有重要意义。 首先，本论文采用线性理论模型推导出“冷腔”情况下任意轴对称同轴外周期慢波结构中 TM 模式的色散方程，在此基础上，推导了任意电子束加载情况下轴对称周期慢波结构中 TM 模式的色散方程，通过编程求解得到了在一定结构参数条件下的 BWO 同轴慢波结构中 TM 模的色散曲线，并详细分析了 P 波段 BWO 慢波结构中TM01 模的色散曲
28、线随器件几何尺寸的变化情况，从而得到了能够工作在 P 波段的 BWO 器件慢波结构的近似尺寸，为随后的粒子模拟优化设计提供了方便。同时研究表明同轴相对论返波振荡器可以在相互作用区半径不大的情况下较容易地实现 P 波段的微波输出，这对研制重量轻、体积小的紧凑型 P 波段返波振荡器具有重要的现实意义。 其次，在模拟研究中，我们采用 2.5D 全电磁粒子模拟软件对 P 波段 BWO 进行了粒子模拟。(1)以均匀结构双波纹同轴返波振荡器为模型研究了 P 波段 BWO 的几何结构参数、电子束参数及导引磁场对其工作特性的影响，得到了许多规律性认识；(2)通过优化，设计的均匀结构同轴 BWO 获得频率 76
29、7MHz、平均功率 2.51GW、束波转换效率 30.8的微波输出，器件最大半径为 5.9cm；(3)非均匀结构相比均匀结构具有更高的束波转换效率，在总结模拟经验提出同轴结构中构造慢波结构近似原则的基础上，通过比较说明渐变型非均匀慢波结构相比分段式非均匀慢波结构更能提高束波作用效率，提高微波输出功率；(4)结合同轴结构和渐变型非均匀慢波结构的优点，构造了一个双波纹渐变型非均匀慢波结构 BWO。在导引磁场 0.83T 的条件下，获得了平均功率 2.76GW、频率 767MHz 的微波输出，效率 33.9。导引磁场降低到 0.69T的时候，仍然得到平均功率 2.37GW 的微波输出。该结构包含周期
30、比较少，对导引磁场要求低，并且结构较为紧凑，装配简单，容易调节。 最后，利用高频场分析软件模拟设计了一个辐射系统，该辐射系统完成了 TEM 模到 TM01 模的模式转换、辐射波导与空间的匹配辐射、内导体的机械支撑、以及内外导体的金属连接等功能。另外，结合 TORCH-1 加速器的参数，进行了初步的实验设计。 这些研究成果对今后开展 P 波段 RBWO 的实验研究具有一定的参考意义。目前，国内外关于 X 波段和 C 波段的相对论返波振荡器的报道很多，而关于 P波段的相对论返波振荡器尚未见报道，但是 1GHz 以下的高功率微波源仍然具有潜在的国防和工业应用前景。随着高功率微波技术的发展，为了适应高
31、功率微波和目标相互作用的需求，补充低频段的高功率微波源具有重要意义。 首先，本论文采用线性理论模型推导出“冷腔”情况下任意轴对称同轴外周期慢波结构中 TM 模式的色散方程，在此基础上，推导了任意电子束加载情况下轴对称周期慢波结构中 TM 模式的色散方程，通过编程求解得到了在一定结构参数条件下的 BWO 同轴慢波结构中 TM 模的色散曲线，并详细分析了 P 波段 BWO 慢波结构中TM01 模的色散曲线随器件几何尺寸的变化情况，从而得到了能够工作在 P 波段的 BWO 器件慢波结构的近似尺寸，为随后的粒子模拟优化设计提供了方便。同时研究表明同轴相对论返波振荡器可以在相互作用区半径不大的情况下较容
32、易地实现 P 波段的微波输出，这对研制重量轻、体积小的紧凑型 P 波段返波振荡器具有重要的现实意义。 其次，在模拟研究中，我们采用 2.5D 全电磁粒子模拟软件对 P 波段 BWO 进行了粒子模拟。(1)以均匀结构双波纹同轴返波振荡器为模型研究了 P 波段 BWO 的几何结构参数、电子束参数及导引磁场对其工作特性的影响，得到了许多规律性认识；(2)通过优化，设计的均匀结构同轴 BWO 获得频率 767MHz、平均功率 2.51GW、束波转换效率 30.8的微波输出，器件最大半径为 5.9cm；(3)非均匀结构相比均匀结构具有更高的束波转换效率，在总结模拟经验提出同轴结构中构造慢波结构近似原则的
33、基础上，通过比较说明渐变型非均匀慢波结构相比分段式非均匀慢波结构更能提高束波作用效率，提高微波输出功率；(4)结合同轴结构和渐变型非均匀慢波结构的优点，构造了一个双波纹渐变型非均匀慢波结构 BWO。在导引磁场 0.83T 的条件下，获得了平均功率 2.76GW、频率 767MHz 的微波输出，效率 33.9。导引磁场降低到 0.69T的时候，仍然得到平均功率 2.37GW 的微波输出。该结构包含周期比较少，对导引磁场要求低，并且结构较为紧凑，装配简单，容易调节。 最后，利用高频场分析软件模拟设计了一个辐射系统，该辐射系统完成了 TEM 模到 TM01 模的模式转换、辐射波导与空间的匹配辐射、内
34、导体的机械支撑、以及内外导体的金属连接等功能。另外，结合 TORCH-1 加速器的参数，进行了初步的实验设计。 这些研究成果对今后开展 P 波段 RBWO 的实验研究具有一定的参考意义。目前，国内外关于 X 波段和 C 波段的相对论返波振荡器的报道很多，而关于 P波段的相对论返波振荡器尚未见报道，但是 1GHz 以下的高功率微波源仍然具有潜在的国防和工业应用前景。随着高功率微波技术的发展，为了适应高功率微波和目标相互作用的需求，补充低频段的高功率微波源具有重要意义。 首先，本论文采用线性理论模型推导出“冷腔”情况下任意轴对称同轴外周期慢波结构中 TM 模式的色散方程，在此基础上，推导了任意电子
35、束加载情况下轴对称周期慢波结构中 TM 模式的色散方程，通过编程求解得到了在一定结构参数条件下的 BWO 同轴慢波结构中 TM 模的色散曲线，并详细分析了 P 波段 BWO 慢波结构中TM01 模的色散曲线随器件几何尺寸的变化情况，从而得到了能够工作在 P 波段的 BWO 器件慢波结构的近似尺寸，为随后的粒子模拟优化设计提供了方便。同时研究表明同轴相对论返波振荡器可以在相互作用区半径不大的情况下较容易地实现 P 波段的微波输出，这对研制重量轻、体积小的紧凑型 P 波段返波振荡器具有重要的现实意义。 其次，在模拟研究中，我们采用 2.5D 全电磁粒子模拟软件对 P 波段 BWO 进行了粒子模拟。
36、(1)以均匀结构双波纹同轴返波振荡器为模型研究了 P 波段 BWO 的几何结构参数、电子束参数及导引磁场对其工作特性的影响，得到了许多规律性认识；(2)通过优化，设计的均匀结构同轴 BWO 获得频率 767MHz、平均功率 2.51GW、束波转换效率 30.8的微波输出，器件最大半径为 5.9cm；(3)非均匀结构相比均匀结构具有更高的束波转换效率，在总结模拟经验提出同轴结构中构造慢波结构近似原则的基础上，通过比较说明渐变型非均匀慢波结构相比分段式非均匀慢波结构更能提高束波作用效率，提高微波输出功率；(4)结合同轴结构和渐变型非均匀慢波结构的优点，构造了一个双波纹渐变型非均匀慢波结构 BWO。
37、在导引磁场 0.83T 的条件下，获得了平均功率 2.76GW、频率 767MHz 的微波输出，效率 33.9。导引磁场降低到 0.69T的时候，仍然得到平均功率 2.37GW 的微波输出。该结构包含周期比较少，对导引磁场要求低，并且结构较为紧凑，装配简单，容易调节。 最后，利用高频场分析软件模拟设计了一个辐射系统，该辐射系统完成了 TEM 模到 TM01 模的模式转换、辐射波导与空间的匹配辐射、内导体的机械支撑、以及内外导体的金属连接等功能。另外，结合 TORCH-1 加速器的参数，进行了初步的实验设计。 这些研究成果对今后开展 P 波段 RBWO 的实验研究具有一定的参考意义。目前，国内外
38、关于 X 波段和 C 波段的相对论返波振荡器的报道很多，而关于 P波段的相对论返波振荡器尚未见报道，但是 1GHz 以下的高功率微波源仍然具有潜在的国防和工业应用前景。随着高功率微波技术的发展，为了适应高功率微波和目标相互作用的需求，补充低频段的高功率微波源具有重要意义。 首先，本论文采用线性理论模型推导出“冷腔”情况下任意轴对称同轴外周期慢波结构中 TM 模式的色散方程，在此基础上，推导了任意电子束加载情况下轴对称周期慢波结构中 TM 模式的色散方程，通过编程求解得到了在一定结构参数条件下的 BWO 同轴慢波结构中 TM 模的色散曲线，并详细分析了 P 波段 BWO 慢波结构中TM01 模的
39、色散曲线随器件几何尺寸的变化情况，从而得到了能够工作在 P 波段的 BWO 器件慢波结构的近似尺寸，为随后的粒子模拟优化设计提供了方便。同时研究表明同轴相对论返波振荡器可以在相互作用区半径不大的情况下较容易地实现 P 波段的微波输出，这对研制重量轻、体积小的紧凑型 P 波段返波振荡器具有重要的现实意义。 其次，在模拟研究中，我们采用 2.5D 全电磁粒子模拟软件对 P 波段 BWO 进行了粒子模拟。(1)以均匀结构双波纹同轴返波振荡器为模型研究了 P 波段 BWO 的几何结构参数、电子束参数及导引磁场对其工作特性的影响，得到了许多规律性认识；(2)通过优化，设计的均匀结构同轴 BWO 获得频率
40、 767MHz、平均功率 2.51GW、束波转换效率 30.8的微波输出，器件最大半径为 5.9cm；(3)非均匀结构相比均匀结构具有更高的束波转换效率，在总结模拟经验提出同轴结构中构造慢波结构近似原则的基础上，通过比较说明渐变型非均匀慢波结构相比分段式非均匀慢波结构更能提高束波作用效率，提高微波输出功率；(4)结合同轴结构和渐变型非均匀慢波结构的优点，构造了一个双波纹渐变型非均匀慢波结构 BWO。在导引磁场 0.83T 的条件下，获得了平均功率 2.76GW、频率 767MHz 的微波输出，效率 33.9。导引磁场降低到 0.69T的时候，仍然得到平均功率 2.37GW 的微波输出。该结构包
41、含周期比较少，对导引磁场要求低，并且结构较为紧凑，装配简单，容易调节。 最后，利用高频场分析软件模拟设计了一个辐射系统，该辐射系统完成了 TEM 模到 TM01 模的模式转换、辐射波导与空间的匹配辐射、内导体的机械支撑、以及内外导体的金属连接等功能。另外，结合 TORCH-1 加速器的参数，进行了初步的实验设计。 这些研究成果对今后开展 P 波段 RBWO 的实验研究具有一定的参考意义。特别提醒 ：正文内容由 PDF 文件转码生成，如您电脑未有相应转换码，则无法显示正文内容，请您下载相应软件，下载地址为 http:/ 。如还不能显示，可以联系我 q q 1627550258 ，提供原格式文档。
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