收藏本站
《电子科技大学》 2003年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

等离子体填充相对论行波管的基础理论研究

谢鸿全  
【摘要】: 相对论行波管是近二十年来发展起来的一种重要的高功率微波器件,它利用电子注中的慢空间电荷波与结构波发生同步互作用来实现高频信号放大。由于其强功率、宽频带的特点,人们主要将它用于等离子体受控核聚变的回旋谐振加热、驱动相控阵雷达和高能电子加速器的波源,在军事和民用上都有着重要的应用前景。近年来研究发现,当在微波器件中填充了等离子体以后,器件的输出功率和互作用效率得到显著提高,同时等离子体还可改善电子注的传输质量,甚至取消笨重的外加磁场。莫斯科电子工程研究所、美国休斯实验室和马里兰大学在这方面均有报道,开始都主要集中在相对论返波振荡器上,随后对填充等离子体的相对论行波管的研究也日渐增多,我国电子科技大学高能电子学研究所也正在积极地开展该领域的各项研究工作。 本文主要围绕等离子体填充大功率微波器件----波纹波导和螺旋线,以及相关问题进行了一些研究和探讨,主要工作如下: 1.从等离子体的流体模型和麦克斯韦方程组出发,借助弗洛奎定理,利用场匹配法,推导了在强引导磁场下,等离子体完全填充的波纹波导慢波结构被一有限厚度的环型相对论电子注所激励的色散方程,通过数值计算,本文首次详细地分析了等离子体填充相对论行波管的色散特性,讨论了等离子体的密度、电子注的电压、电流及电子注在慢波结构中的不同位置对行波管的增益、带宽和中心频率的影响。 2.本文创新性地建立了等离子体部分填充螺旋线慢波结构的线性理论,数值计算了在不同的等离子体填充密度与填充半径条件下,螺旋线的色散特性、耦合阻抗和行波管的小信号增益。研究发现,在螺旋线中填充了等离子体以后,形成了一种新的混合模式,螺旋线的色散特性与耦合阻抗都发生了很大的变化,行波管的增益得到显著提高。 3.通过对等离子体辅助行波放大器基本结构的研究,较系统地分析了该装置各部分器件的原理、特性、功能以及与相关器件的比较。 4.利用等离子体的流体模型和场匹配法,创新性地建立了在无引导磁场下,具有离子通道的等离子体辅助行波放大器的线性理论,通过数值计算,分析了波纹波导的各项几何参数如波导平均半径、波纹深度、波纹周期等对等离子体辅助行波放大器高频结构的色散特性和小信号增益的影响,为慢波结构的设计奠定了理论基础。 5.通过对等离子体填充光滑圆柱波导和波纹波导的理论分析,在国内首 WP=8 先讨论了在等离子体均匀填充和无限薄等离子体环形填充两种不同的情况下,等离子低频模式的色散特性,并进行了相应的比较。研究发现,在无限薄环形等离子体填充的周期性波纹波导中,等离子体低频模式满足弗洛奎定理,其频率不再受到等离子体频率的限制
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:O531

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 牛新建;高功率微波传输线及模式变换研究[D];电子科技大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 朱静;箔聚焦径向强流相对论电子束的研究[D];西南交通大学;2008年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘盛纲,鄢扬,宋立群,祝大军;有限磁场下等离子体填充的波纹波导中波传播理论[J];电子科技大学学报;1996年S1期
2 谢文楷;等离子体阴极电子枪及其特性[J];电子科技大学学报;1996年S1期
3 谢克难,王文祥;双耦合腔链慢波系统的色散分析[J];电子科技大学学报;1996年S1期
4 李家胤,熊祥正,周晓岚,李慎;多级降压收集极的计算机辅助设计[J];电子科技大学学报;1996年S1期
5 吴坚强;高功率微波的发展和应用[J];电子科技大学学报;1996年S1期
6 文光俊,李家胤,熊祥正,刘盛纲;相对论返波振荡器研究进展[J];电子科技大学学报;1996年S1期
7 陈希,谢文楷,刘盛纲;等离子体对电子注的聚束特性的研究[J];电子科技大学学报;1998年03期
8 祝大军,刘盛纲;磁化等离子体中电磁波的一种特殊模式[J];电子学报;1997年03期
9 王自成,陈庆有,吴鸿适;带状螺旋慢波结构色散的研究[J];电子学报;1999年03期
10 陈希,谢文楷,刘盛纲;磁自聚焦电子注的空间轨迹及传输特性[J];电子学报;1999年06期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈永东;鄢扬;;波在密度周期变化等离子体圆波导中的传播特性[J];安徽大学学报(自然科学版);2009年03期
2 黄志洵;孤立波理论与光孤子通信[J];北京广播学院学报(自然科学版);1997年03期
3 黄震;杨中海;;太赫兹回旋管的计算机模拟[J];重庆邮电学院学报(自然科学版);2006年S1期
4 高荣;胡庆;;一种高功率微波器件——相对论返波管[J];成都电子机械高等专科学校学报;2009年02期
5 贾佳;;0.1THz CARM放大器的计算机模拟与设计[J];成都信息工程学院学报;2008年02期
6 徐明星;吴立恒;;螺旋线慢波系统的参数模拟及分析[J];赤峰学院学报(自然科学版);2011年04期
7 邓壮;许睿;黄震;;行波管一维非线性单频注波互作用理论与计算机模拟[J];重庆工学院学报(自然科学版);2007年08期
8 肖艳;鄢扬;吴坚强;;高阶模式回旋管的非线性模拟[J];材料导报;2007年S2期
9 张凌峰;程方;袁斌;钮佳隽;刘天胜;梅涛;;等离子波导中低频波传播理论及等效电路的研究[J];电讯技术;2008年02期
10 朱旗;吴磊;;纳米管阵列辐射的初步研究[J];电波科学学报;2008年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郁海勇;鄢扬;袁学松;;同轴内开槽结构高次谐波回旋管冷腔分析[A];“第十四届全国微波能应用学术会议”暨“2009年微波创造美的生活高峰论坛”论文集[C];2009年
2 赵晓云;李家胤;汪海洋;;微波回旋波整流器高频结构中的频率漂移研究[A];“第十四届全国微波能应用学术会议”暨“2009年微波创造美的生活高峰论坛”论文集[C];2009年
3 傅文杰;鄢扬;刘盛纲;;0.44THz二次谐波回旋管的模拟与设计[A];“第十四届全国微波能应用学术会议”暨“2009年微波创造美的生活高峰论坛”论文集[C];2009年
4 于新华;蒙林;牛新建;;94GHz回旋管渐变复合腔的仿真设计[A];“第十四届全国微波能应用学术会议”暨“2009年微波创造美的生活高峰论坛”论文集[C];2009年
5 周萍;熊彩东;鄢扬;;内开槽同轴波导的研究[A];第十二届全国微波能应用学术会议论文集[C];2005年
6 李承跃;魏彦玉;谢鸿全;刘盛纲;;外圆筒三反射镜准光学谐振腔的场分布研究[A];四川省电子学会高能电子学专业委员会第四届学术交流会论文集[C];2005年
7 李承跃;高源慈;魏彦玉;谢鸿全;刘盛纲;;平凹型准光腔的场分布研究与模式判别[A];四川省电子学会高能电子学专业委员会第四届学术交流会论文集[C];2005年
8 董烨;董志伟;周海京;;任意轴对称周期慢波结构色散曲线的数值计算[A];第二届全国信息与电子工程学术交流会暨第十三届四川省电子学会曙光分会学术年会论文集[C];2006年
9 蒲国胜;廖承恩;李庆绩;赵景瑞;;无截获栅控电子枪的三维模拟[A];1991年全国微波会议论文集(卷Ⅱ)[C];1991年
10 张合璧;;Magnicon的解析研究及其适用于单束或相控阵HPM战略防御探测和击毁再入导弹[A];1997年全国微波会议论文集(上册)[C];1997年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 廖臣;三维电磁粒子模拟并行算法及其应用研究[D];电子科技大学;2010年
2 何俊;毫米波新型曲折波导行波管的研究[D];电子科技大学;2010年
3 赵晓云;基于回旋谐振机制的特殊电真空器件研究[D];电子科技大学;2011年
4 陈蓓冉;同轴型准光腔短毫米波辐射源的研究[D];电子科技大学;2010年
5 殷毅;折叠型双脉冲—长脉冲调制器及其激光触发技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
6 胡玉禄;行波管注波互作用基础理论与CAD技术研究[D];电子科技大学;2011年
7 刘睿;同轴回旋管高频特性的研究[D];电子科技大学;2011年
8 张长青;大功率毫米波折叠波导行波管的研究[D];电子科技大学;2011年
9 柴斌;回旋自谐振脉塞多模非线性理论研究[D];西南交通大学;2011年
10 辛琦;正弦波纹同轴布喇格谐振腔研究[D];西南交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘春兴;3毫米梯形慢波系统EIO研究[D];电子科技大学;2011年
2 高留安;螺旋线行波管及耦合腔行波管输入输出结构设计与优化[D];电子科技大学;2011年
3 杨敏;螺旋线行波管中衰减器的分析与研究[D];电子科技大学;2011年
4 赵晓娜;毫米波模式激励器理论与实验研究[D];电子科技大学;2011年
5 梁大光;康普顿型自由电子激光中N光子散射的理论研究[D];山东师范大学;2011年
6 舟婕;矩形栅慢波结构及输入输出装置的研究[D];电子科技大学;2011年
7 刘瑞奇;宽带行波管中功率凹陷抑制的研究[D];电子科技大学;2011年
8 綦伟玲;平面型螺旋线慢波结构行波管的研究[D];电子科技大学;2011年
9 王丽;宽带螺旋线行波管的若干问题研究[D];电子科技大学;2011年
10 钱云飞;110GHz回旋振荡管的设计与研究[D];电子科技大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谢文楷,朱雄伟;波导和谐振腔中空间电荷极限电流的研究[J];电子科技大学学报;1991年03期
2 李宏福;;弯曲圆波导中模式耦合的研究[J];电子科技大学学报;1991年05期
3 谢文楷,肖顺禄,钱光弟;同轴Vircator的理论与数值模拟[J];电子科技大学学报;1999年02期
4 吴坚强;高功率微波的发展和应用[J];电子科技大学学报;1996年S1期
5 谢文楷;强流相对论电子学若干新进展[J];电子学报;1995年06期
6 丁耀根;多注速调管电子光学系统的研究[J];电子科学学刊;2000年03期
7 冯光耀;裴元吉;蒋道满;洪艺麟;尚雷;周银贵;王相綦;孙葆根;刘玉珠;;辐照食品直线加速器电子枪设计[J];核技术;2006年09期
8 冯光耀;裴元吉;孙红兵;;消毒灭菌用电子直线加速器物理设计[J];高能物理与核物理;2006年S1期
9 牛新建,李宏福,谢仲怜;高功率毫米波圆波导TM_(01)—TE_(11)模式变换分析[J];强激光与粒子束;2002年01期
10 李建清,莫元龙,张勇,周晓岚;有限尺寸宏粒子空间电荷场研究[J];强激光与粒子束;2002年01期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 高宏;等离子体填充大功率微波器件及其相关问题的理论研究[D];电子科技大学;1999年
2 喻胜;腔体回旋脉塞器件的研究[D];电子科技大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 代宪菊;大功率行波管周期永磁聚束系统研究[D];电子科技大学;2004年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 陈浩;鄢扬;袁学松;;220GHz回旋管圆波导TE_(03)-TE_(11)模式变换分析[J];材料导报;2007年S2期
2 林远超;刘庆想;臧杰锋;;箔聚焦强流相对论环形束在同轴波导中的传输[J];强激光与粒子束;2009年06期
3 张强;袁成卫;刘列;;高功率微波弯曲矩形波导设计[J];强激光与粒子束;2011年06期
4 张强;袁成卫;刘列;;具有同轴结构的高功率微波弯曲波导设计[J];强激光与粒子束;2011年11期
5 彭伟;刘濮鲲;耿志辉;;94 GHz TE_(02)-TE_(11)模式变换链的设计与模拟[J];真空电子技术;2010年05期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 臧杰锋;径向三腔渡越时间振荡器理论与实验研究[D];西南交通大学;2010年
2 于新华;高功率毫米波模式变换和传输关键技术的研究[D];电子科技大学;2010年
3 许雄;正弦波导及其应用的研究[D];电子科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 田晨;过模圆波导TE_(01)-TM_(11)-HE_(11)模式变换研究[D];电子科技大学;2011年
2 施美友;95GHz准光模式变换器研究与设计[D];中国工程物理研究院;2011年
3 杨一明;高功率微波天线近场大气击穿的研究[D];国防科学技术大学;2010年
4 林远超;无引导磁场强流相对论环形电子束的产生与传输[D];西南交通大学;2009年
5 谭智;过模弯曲圆波导模式变换器的研究[D];电子科技大学;2010年
6 王志坚;毫米波准光模式变换器测试技术研究[D];电子科技大学;2010年
7 李长清;Ka波段大功率H_(01)-E_(11)-HE_(11)模式变换研究[D];电子科技大学;2010年
8 卓洪丽;220GHz高功率准光模式变换技术研究[D];电子科技大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 宫玉彬,莫元龙;毫米波宽带TWT双交错慢波结构的理论[J];电子科技大学学报;1993年03期
2 曹世昌 ,谢荣;用三维有限元法求解微波电磁场问题——理论基础[J];电子器件;1991年01期
3 阎铁昌;螺旋耦合翼片慢波结构的研究[J];电子学报;1986年03期
4 陈希,谢文楷,刘盛纲;磁自聚焦电子注的空间轨迹及传输特性[J];电子学报;1999年06期
5 官玉彬,王文祥;等离子体圆柱波导慢电磁波的激励[J];电子科学学刊;1996年03期
6 吴坚强,刘盛纲;填充环形等离子体的介质切伦可夫脉塞[J];电子科学学刊;1998年05期
7 刘盛纲,林崇文,谢文楷,王昌标;一类特殊的三反射镜旋转对称准光学谐振系统[J];中国科学(A辑 数学 物理学 天文学 技术科学);1986年05期
8 唐昌建,杨中海,刘盛纲;EMW-FEL高功率回旋管泵源自洽非线性理论[J];中国科学(A辑 数学 物理学 天文学 技术科学);1993年07期
9 刘濮鲲,杨中海,钱尚介,刘盛纲;一种新型强相对论自由电子准光脉塞的动力学理论[J];中国科学(A辑 数学 物理学 天文学 技术科学);1995年11期
10 刘盛纲,J.K.Lee,祝大军,鄢扬,宋立群;等离子体波导中电磁波传输理论[J];中国科学E辑:技术科学;1996年04期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱兆君;贾宝富;罗正祥;王健;;微扰实验法测试螺旋线行波管耦合阻抗及模拟仿真[J];强激光与粒子束;2008年01期
2 周文表;金属屏蔽、介质夹持实用螺旋线结构的色散特性与耦合阻抗[J];电子与信息学报;1980年02期
3 范崇澄;实际螺旋线结构的耦合阻抗及特性阻抗计算[J];电子与信息学报;1979年02期
4 张量;;两种特殊的螺旋线[J];数学的实践与认识;2011年12期
5 王自成,陈庆有,吴鸿适;带状螺旋慢波结构耦合阻抗的研究[J];电子学报;1999年09期
6 杨建华,钟辉煌,舒挺,张建德,刘金亮,冯加怀,周相;水介质Blumlein型螺旋脉冲形成线的研究[J];强激光与粒子束;2005年08期
7 吉成元;曹海霞;;参考圆、参考螺旋线在“简谐运动和平面简谐波”教学中的应用[J];物理通报;2003年07期
8 陈誌敏;;相对论粒子在有心力场中的运动轨迹[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2006年03期
9 方进勇;江伟华;黄文华;;螺旋线型微秒级高压长脉冲发生器[J];强激光与粒子束;2010年04期
10 潘亚峰;彭建昌;宋晓欣;苏建仓;;基于Tesla变压器和螺旋线的长脉冲发生器[J];强激光与粒子束;2007年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陆允信;;螺旋线抛光工艺[A];中国电子学会真空电子学分会第十二届学术年会论文集[C];1999年
2 柴明亮;陈庆有;;螺旋线慢波结构特性研究[A];中国电子学会真空电子学分会第十一届学术年会论文集[C];1997年
3 张国兴;陈健;;螺线结构色散与耦合阻抗的计算机分析[A];中国电子学会真空电子学分会第十届年会论文集(上册)[C];1995年
4 黄鹏潮;朱莹;周培章;;螺旋慢波电路冷特性仿真软件的比较[A];第九届真空技术应用学术年会论文集[C];2006年
5 王键生;;螺旋线型行波管中的螺旋线的螺距的自动测量[A];中国电子学会真空电子学分会第十一届学术年会论文集[C];1997年
6 于兵芳;杨中海;朱小芳;李德玺;;螺旋带冷测特性的高精度计算[A];第九届真空技术应用学术年会论文集[C];2006年
7 张勇;莫元龙;周晓岚;李建清;;实用翼片加载螺带慢波结构特性研究[A];中国电子学会真空电子学分会第十三届学术年会论文集(下)[C];2001年
8 李晓峰;;多股螺旋线在毫米波脉冲行波管中的应用[A];中国电子学会真空电子学分会第十二届学术年会论文集[C];1999年
9 陈思;;用AutoLisp语言进行AutoCAD开发绘制螺旋线[A];江西省煤炭工业协会、江西省煤炭学会——2005年工作暨学术年会学术论文集[C];2005年
10 唐涛;;基于PROE的螺旋线设计[A];第九届真空技术应用学术年会论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 通讯员 黄鹏辉;德化成功烧制螺旋线瓷塑[N];福建工商时报;2007年
2 黄鹏辉;德化成功烧制螺旋线瓷塑[N];福建日报;2007年
3 特派记者 王向娜;双人滑中俄全面对峙[N];中国体育报;2006年
4 南晓;纽约古根海姆博物馆:走过50年征程[N];中国文化报;2009年
5 记者 原建军 实习生 马媛媛;灞河发现汉代埽体遗址[N];西安日报;2006年
6 黄永明;螺旋之美[N];南方周末;2008年
7 李津军;生命螺旋[N];科技日报;2000年
8 ;新型洗瓶机[N];中国包装报;2007年
9 徐薇 编译;完美构图之黄金螺旋[N];中国摄影报;2005年
10 康来;小测验可预知脑梗死[N];健康时报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谢鸿全;等离子体填充相对论行波管的基础理论研究[D];电子科技大学;2003年
2 张雍;螺旋线慢波结构特性研究与应用设计[D];兰州大学;2010年
3 段兆云;螺旋线行波管中物理问题的研究[D];电子科技大学;2004年
4 李伟;磁化等离子体填充相对论微波器件的理论和实验研究[D];电子科技大学;2002年
5 高宏;等离子体填充大功率微波器件及其相关问题的理论研究[D];电子科技大学;1999年
6 朱小芳;螺旋线慢波系统高频特性理论分析与数值模拟[D];电子科技大学;2007年
7 刘振祥;水介质螺旋线型长脉冲加速器的研究[D];国防科学技术大学;2007年
8 路志刚;矩形波导栅行波放大器的研究[D];电子科技大学;2008年
9 付成芳;带状束矩形螺旋线行波管的研究[D];电子科技大学;2009年
10 张长青;大功率毫米波折叠波导行波管的研究[D];电子科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张勇;翼片加载螺旋线慢波结构特性研究[D];电子科技大学;2002年
2 杨肖芳;螺旋线样板校准系统的开发[D];西安理工大学;2005年
3 叶剑;行波管慢波结构的理论和实验研究[D];电子科技大学;2009年
4 于兵芳;螺旋线行波管慢波结构及输入输出结构研究[D];电子科技大学;2007年
5 李国;18-40GHz连续波行波管慢波电路仿真的研究[D];电子科技大学;2010年
6 李宇;应用于微波管的双开槽叶片加载慢波结构的研究[D];山东大学;2007年
7 袁建军;充磁化等离子体螺旋线理论研究[D];电子科技大学;2003年
8 吴节险;慢波结构的设计及其微波特性研究[D];兰州大学;2006年
9 于海波;应用于真空电子管的矩形栅慢波结构冷特性的数值模拟[D];山东大学;2007年
10 乔梁;管内插入螺旋线的降膜蒸发传热性能研究[D];河北工业大学;2003年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026