本文關(guān)鍵詞：平面磁絕緣線振蕩器的設(shè)計(jì)與模擬研究

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【摘要】：針對(duì)當(dāng)前高功率微波(High-Power Microwave, HPM)中的熱點(diǎn)器件——磁絕緣線振蕩器(MILO)頻率低、效率低等問題,提出了一種可以沿X方向平面展開的平面MILO。這種器件也是一種正交場(chǎng)HPM器件,通過一個(gè)低外加磁場(chǎng)來代替常規(guī)MILO中的磁絕緣電流,輔助實(shí)現(xiàn)器件的磁絕緣,從而實(shí)現(xiàn)器件效率的提高。結(jié)合PIC模擬,建立一個(gè)外加低磁場(chǎng)的C波段平面MILO,并根據(jù)其慢波結(jié)構(gòu)(平面折縐表面)特點(diǎn)給出相應(yīng)的色散曲線,確定微波器件工作點(diǎn),利用2.5維全電磁粒子模擬軟件對(duì)其進(jìn)行數(shù)值模擬,同時(shí),論文還討論了今后實(shí)驗(yàn)時(shí)可能面臨的問題及擬解決方法。本論文的主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：從HPM的發(fā)展入手,概述了MILO的歷史和國內(nèi)外MILO的研究現(xiàn)狀與研究方法,闡述了平面MILO的研究意義。通過對(duì)常規(guī)MILO的研究方法和作用機(jī)理的研究,分析了MILO在較高頻段工作時(shí)功率容量不夠?qū)е碌年庩枠O擊穿和輸出效率低等問題。根據(jù)常規(guī)MILO的模型,將其慢波結(jié)構(gòu)平面展開為平面折皺表面,即將圓柱腔體平面展開為矩形腔體,擴(kuò)展了腔內(nèi)空間,提高了功率容量,尤其適合在高頻工作。同時(shí)采用外加磁場(chǎng)來代替常規(guī)MILO中的磁絕緣電流,更好的利用了輸出電功率,提高了整管效率。結(jié)合PIC模擬,建立一個(gè)可外加低磁場(chǎng)的C波段平面MILO:并根據(jù)其慢波結(jié)構(gòu)(平面折縐表面)特點(diǎn)給出相應(yīng)的色散曲線,確定微波器件工作點(diǎn)。利用2.5維全電磁粒子模擬軟件對(duì)平面MILO進(jìn)行數(shù)值模擬,通過優(yōu)化外加磁場(chǎng)等手段,在輸入為4.0 GW電功率(工作電壓約800kV)的條件下,模擬得到頻率為6.56 GHz,輸出功率為1.22 GW,功率效率約30%的微波輸出。
【關(guān)鍵詞】：磁絕緣線振蕩器 HPM 色散特性 粒子模擬
【學(xué)位授予單位】：中國工程物理研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN752
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-29
• 1.1 HPM源簡(jiǎn)介11-17
• 1.1.1 HPM的定義11-12
• 1.1.2 HPM的發(fā)展簡(jiǎn)史12-13
• 1.1.3 HPM源的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.1.4 HPM技術(shù)的相關(guān)專業(yè)15
• 1.1.5 HPM的應(yīng)用前景15-17
• 1.2 磁絕緣線振蕩器17-27
• 1.2.1 MILO研究的歷史與現(xiàn)狀17-26
• 1.2.2 MILO研究的方法26-27
• 1.3 課題的研究?jī)?nèi)容及重要意義27-29
• 1.3.1 課題研究的意義27-28
• 1.3.2 課題研究的主要內(nèi)容28
• 1.3.3 論文的創(chuàng)新性28-29
• 第二章 磁絕緣線振蕩器的理論研究29-37
• 2.1 正交場(chǎng)的基本作用原理29-33
• 2.1.1 無限大電極正交場(chǎng)中的電子運(yùn)動(dòng)29-31
• 2.1.2 行波場(chǎng)對(duì)電子的作用31-33
• 2.2 慢波結(jié)構(gòu)與MILO的工作原理33-37
• 2.2.1 慢波結(jié)構(gòu)33-34
• 2.2.2 MILO的束波同步條件34
• 2.2.3 MILO的工作原理34-37
• 第三章 平面MILO的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)37-44
• 3.1 平面MILO的理論模型及色散特性37-42
• 3.1.1 理論模型37-38
• 3.1.2 色散特性研究38-42
• 3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)42-44
• 3.2.1 基本結(jié)構(gòu)42
• 3.2.2 工作原理42-44
• 第四章 平面MILO的模擬優(yōu)化44-49
• 4.1 粒子模擬44-46
• 4.1.1 粒子軌跡分析44-45
• 4.1.2 模擬優(yōu)化45-46
• 4.2 典型模擬結(jié)果46-49
• 第五章 總結(jié)與展望49-50
• 5.1 主要工作及結(jié)果49
• 5.2 今后工作展望49-50
• 致謝50-51
• 參考文獻(xiàn)51-56

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：922419