同轴腔回旋管准光学模式转换器
【摘要】:兆瓦级回旋管通常工作在低损耗的高阶腔体模式下。高阶腔体模式实际上不适于自由空间的传输,因为在该传输过程中存在严重的衍射和极化损耗,所以必须将该模式转换成基模高斯束。应用传统的模式转换器,对高阶模进行模式的降阶转换将导致转换器中的波导半径非常大,在波导中将产生模式竞争,所以实际上是不可行的。因此必须采用准光学模式转换器完成高阶腔体模到基模高斯束的转换。本论文的工作主要是为德国卡尔斯鲁尔研究中心的工作在170GHz、工作模式为TE_(34,19)模、功率为2兆瓦的连续波同轴腔回旋管设计准光学模式转换器。本论文的工作由国际热核实验反应堆(ITER)的EFDA项目(TW5-THHE-CCGDS2)资助。
准光学模式转换器是由开口波导天线(发射器)与镜面系统所组成。用于波纹壁发射器的一般设计方法可以获得具有较高高斯模式含量的输出波束。基于纹壁发射器的该一般设计方法,在论文第二章中导出了缩短的扰动长度和与扰动长度相匹配的扰动幅度的数学表达式,为缩短的发射器的综合设计提供了理论依据。同时,由于发射器变短,相应地增加了电子回收区的长度,有利于电子回收系统的设计和避免电子束撞击到发射器的内壁上。此方法通过对工作在TE_(22,6)模式(118GHz)的发射器的设计获得了检验。
对于工作在诸如TE_(34,19)如此高阶腔体模式下的同轴腔回旋管,其散焦柱面的直径与发射器的直径比为0.323,TE_(34,19)模式所对应的射线轨迹不能在发射器截面上形成封闭的或近似闭合的多边形。在这种情况下,这种一般方法所设计的波纹壁发射器不能把高阶腔体模式转换为近高斯分布,该回旋管的准光学模式转换器的综合设计变得非常困难,对如何获得具有高的转换效率和低损耗的高质量输出波束是一大挑战。这对这种回旋管的准光学模式转换器的参数设置提出了相对高的要求。论文第二章中提出了相位准则用作准光学模式转换器的优化监控和参数选择的质量指标。
论文第三章讨论了镜面系统的综合设计方法和计算机程序实现。利用Katsenelenbaum-Semenov算法,实现了相位校正镜面的设计。在论文第四章中分析了在德国卡尔斯鲁尔研究中心为170GHz、工作模式为TE_(34,19)模、功率
|
|
|
|
1 |
鲍贤杰;;受控热核反应堆加热用的兆瓦级回旋管的研制前景[J];真空电子技术;1980年06期 |
2 |
曹黄强;;回旋管在聚变等离子体ECRH加热中的应用[J];真空电子技术;1982年02期 |
3 |
张春雨,杨中海;动量螺旋比离散对AQCORAA回旋管效率的影响[J];电子学报;1997年06期 |
4 |
张世昌;回旋管及回旋潘尼管动力学理论[J];电子科技大学学报;1988年S2期 |
5 |
唐金生;;回旋管型器件[J];真空电子技术;1990年02期 |
6 |
刘盛綱
,李宏福
,倪治鈞
,王文祥;15GHz实验回旋单腔管[J];电子科技大学学报;1984年01期 |
7 |
;第四届回旋管及自由电子激光国际讨论会在成都电讯工程学院召开[J];电子学报;1987年04期 |
8 |
骥云;毫米波准光腔回旋管研究取得重大突破[J];电子科技大学学报;1986年02期 |
9 |
王华军,李宏福,周晓岚;回旋管双阳极磁控注入电子枪的设计[J];强激光与粒子束;1999年03期 |
10 |
王华军,李宏福,温越琼;8mm三次谐波回旋管双阳极电子枪计算机模拟[J];四川轻化工学院学报;2000年04期 |
11 |
王华军,李宏福,石红;回旋管单阳极电子枪计算机辅助设计[J];强激光与粒子束;2003年11期 |
12 |
刘盛纲
,徐梅生;大回旋半径回旋管的线性理论[J];电子科技大学学报;1985年S1期 |
13 |
陈小同;顾茂生;李桐惺;;回旋管内冷阴极溅散离子泵的设计与应用[J];真空电子技术;1987年06期 |
14 |
詹如娟;张晋林;;35千兆赫二次谐波回旋管的整架实验[J];真空电子技术;1984年01期 |
15 |
邹长明,杨中海;自由电子激光电磁驻波Wiggler场的研究[J];电子科技大学学报;1995年02期 |
16 |
王华军;回旋管单阳极电子枪计算机辅助设计[J];成都师范高等专科学校学报;2002年04期 |
17 |
朱锦林;;厘米波段回旋管的实验研究[J];真空电子技术;1980年03期 |
18 |
廖正久,张世昌,吴德顺,何耀煌,陈金应,乔郁芳,阮建华,苗泳环;关于电子回旋频率对单腔回旋管参数影响的实验研究[J];电子与信息学报;1983年06期 |
19 |
杜品忠,李宏福,谢仲怜;考虑能量守恒的回旋管自洽场理论[J];电子科技大学学报;1989年03期 |
20 |
王华军,李宏福,周晓岚;大功率回旋管双阳极电子枪计算机辅助设计[J];电子科技大学学报;1999年03期 |
|