Ka波段倍频回旋行波管高频结构的研究

【摘要】：一种新型的既能使输入信号频率倍增,又能使输入信号放大的器件-倍频回旋行波管,因其在回旋行波管的小型化和成本方面所具有的潜力,逐渐成为研究的新方向。 本论文首先对倍频回旋行波管的工作原理进行了分析,然后研究了其自激振荡问题。具体内容如下： 1.深入分析了倍频回旋行波管的工作原理。从回旋行波管自洽非线性方程出发,分析了电子注与高频场互作用的本质,对倍频回旋行波管中群聚电子密度的解析式进行了数值计算,得到了群聚电子密度分量与电子注的横纵速度比,电子回旋半径、引导中心半径、高频场的幅值有关,当电子引导中心半径取rc=0.43rw1时,既能保证群聚电子密度的二次分量最大,又能保证第二互作用段中电子注与高频场更加充分的进行能量交换。 2.对倍频回旋行波管的线性理论进行了分析。对第一、第二互作用段的自激振荡问题进行了分析,通过计算,从理论上得到了抑制其绝对不稳定性和回旋返波振荡的条件。即在第一互作用段,当V=70kV,波导半径rw1=10.71mm,电子注引导中心半径rc=0.43*rw1,电子注横纵速度比α=1.2,工作磁场B0=0.98*Bg,σ=1300s/m时,绝对不稳定性起振电流可达18A,TE11(1)返波振荡的起振长度为13.4cm,TE21(1)返波振荡的起振长度为9.2cm,TE02(2)返波振荡的起振长度为12.7cm。对于第二互作用段,在上述条件下,TE02(2)和TE03(3)两个主要的绝对不稳定性模式不会引起自激振荡。保持工作电流不变,当σ减小到300s/m时,TE11(1)返波振荡的起振长度为12.5cm,TE21(1)返波振荡的起振长度为10.2cm。 3.对形式复杂的回旋行波管自洽非线性方程进行了一系列的简化处理,最后得到了形式简单的表达式。