s波段四腔相对论速调管的整管设计

《s波段四腔相对论速调管的整管设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检

2、索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要在高功率微波器件研究中，对任意器件，其输出功率均不可能是无上限的。而当前技术应用和研究中，对功率的需求越来越高。针对这一需求和现状，提出[1]了将多个器件叠加起来的思路。因此受这种叠加思路和高功率需要的影响，速调管在高功率微波器件领域得到了广泛的关注。目前研究的强流相对论速调管普遍采用三腔结构，三腔结构速调管不仅结构简单、易于调节，而且不容易产生振荡，保证了输出微波的稳定性；但缺点是增益有限（~30dB）。为降低工程压力，提高

3、速调管增益，采用的四腔高增益相对论速调管可以满足工程应用的需求，但是面临模式控制的技术问题。论文针对这些问题，对四腔相对论速调管进行了理论分析、粒子模拟和实验研究。并对影响四腔强流相对论速调管输出微波稳定性的因素（如电子回流、高次模振荡）进行详细分析。首先，通过空间电荷波理论，详细描述了速调管的束腔互作用过程，分析了速调管的基本工作原理。并利用谐振腔的场建理论，结合速调管输入腔、中间腔、输出腔的不同功能，建立相应的等效电路模型，将束腔互作用过程通过简单的电路知识形象的描述出来。为模拟和实验提供了形象的理论支撑。其次，通过粒子模拟完成了四腔强流相对论速调管的设计

4、。根据现有指标对如何适当选取电子束参数（束压、束流、尺寸）以及聚焦磁场进行了详细的分析；完成了输入腔、中间腔及输出腔的设计。并针对模拟过程中出现的影响输出微波稳定的因素进行分析。理论分析了模拟中出现的电子回流及高次模振荡现象的产生原因，探索了抑制措施，并通过模拟进行了验证。为达到既抑制电子回流和高次模振荡又不影响输出微波功率的目的，设计了阶梯结构漂移管。最终频率[1]2.88GHz情况下，注入微波功率为10kW时，模拟获得了3.74GW的输出微波，效率22%，增益56dB，1dB带宽74MHz，成功完成了四腔强流相对论速调管的整管模拟设计。最后，在LTD加速器

5、上开展了S波段四腔相对论速调管的实验研究，并采用模拟过程中探索的抑制措施，有效抑制了电子回流及高次模振荡。在注入微波功率为kW级、频率2.88GHz条件下，获得了增益61dB、效率24%、脉宽80ns的稳定微波输出。关键词：四腔相对论速调管放大器，增益，电子回流，高次模振荡，等效电路模型IABSTRACTABSTRACTInthefieldofhigh-powermicrowaves,devices'outputpowerarelimited.Onthecontemporary,technologyandresearchdemandsforhighermicr

6、owavepower,so[1]scientistsproposedapowercombiningtechnology.Effectedbythistechnology,klystronhasbeenwidelyconcerned.Nowadaysrelativisticklystroncommonlyusesthree-cavitystructure,thissimplestructurenotonlyeasiertoadjustbutalsoeasiertosuppressoscillation;howeverthegainislimited(~30dB)

7、.Toimprovethegainofklystron,wetrytodesignfour-cavityrelativisticklystron,howeverthiskindofstructurefacestechnicalproblemsofmodecontrol.Aimingatthisproblem,thedissertationcarriedoutstudyabouttheoreticalanalysis、particlesimulationandexperiment.Andhaveanalyzedself-excitedoscillation’se

8、ffectsonstabilityof