收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

S波段长脉冲相对论速调管放大器的理论与实验研究

黄华  
【摘要】:相对论速调管放大器(Relativistic Klystron Amplifier)是一种高功率、高效率的微波器件。论文针对S波段长脉冲强流RKA进行了深入的理论分析,并开展了相应的实验研究,取得了与理论相符的实验结果。 论文理论分析分为三个方面: 1.采用三维模型,分析了RKA中强流相对论电子束(Intense Relativistic Electron Beams)与谐振腔间隙中的角向均匀和非均匀模式相互作用的动力学过程,分析结果证实,角向非均匀模式与电子束相互作用后会造成电子束的发散,为此提出了采用腔体较长的高阶模输入腔和输出腔,设计和调试出了场强角向分布比较均匀的输入腔和输出腔,减轻了电子束的发散问题,保证了强流调制长脉冲电子束的长距离稳定传输,在S波段RKA谐振腔的设计和微波调试实验中得到应用。 2.采用电磁场的等效原理,并利用格林函数积分法严格求解了大耦合孔同轴输出腔的本征频率、有载品质因数和特性阻抗等高频参数,建立了完整的三维解析表达式,为微波提取腔的计算机辅助计算和设计建立了解析分析模型和详细的计算公式,在S波段RKA输出腔的计算中得到应用。 3.分析了长脉冲IREB经过强电场作用间隙形成电子反射及自激振荡的物理过程,为此对谐振腔的参数设计提出了“参差模式”的设置方案,优化分析和模拟了三轴输出腔,减少了反射电子,抑制了自激振荡的形成,同时微波提取效率达到35%,比同轴输出腔提高了9个百分点。 根据理论分析结果,设计了S波段RKA,并采用PIC程序进行了数值模拟,确定了谐振腔的基本电参数和几何尺寸,给出了束流群聚的最佳位置、RKA运行的最佳参数与性能,以此进行了相应的高功率微波器件实验。 RKA的实验研究包括高频系统(包括输入腔、输出腔和辐射喇叭)的工程设计和实验调试,以及束流调制与微波提取的实验研究。在高频系统实验研究中,调试出了谐振频率、有载品质因数和场强角向分布等参数符合设计要求的输入腔和输出腔,减小了不均匀模式对电子束发散的影响。在RKA的微波实验中,通过优化调试输入腔、中间腔和输出腔参数,解决了长脉冲IREB的长距离稳定传输和群聚问题,减缓了RKA自激振荡的建立,减轻了强流调制电子束和输出微波的脉冲缩短问题。在螺旋线型强流脉冲加速器(电子束参数为550kV、4kA、210ns)的驱动下,输出微波功率580MW、频率2.85GHz、脉宽140ns,效率26%,增益34dB,与理论分析和模拟结果相吻合。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 雷禄容;范植开;黄华;何琥;李正红;;S波段相对论速调管放大器同轴输出腔的数值模拟[J];强激光与粒子束;2006年10期
2 黄华;范植开;孟凡宝;谭杰;罗光耀;曹绍云;雷禄蓉;吴勇;李正红;周海京;张北镇;李春霞;;S波段长脉冲相对论速调管放大器的实验研究[J];强激光与粒子束;2006年06期
3 黄华;郭焱华;金晓;何琥;雷禄容;罗雄;常安碧;李正红;;相对论速调管放大器的相位特性研究[J];物理学报;2011年03期
4 丁武;相对论速调管放大器辐射频率可调性机理[J];强激光与粒子束;2004年12期
5 雷禄容;范植开;黄华;何琥;;S波段相对论速调管放大器输入腔的3维分析与模拟[J];强激光与粒子束;2008年03期
6 黄华,王平山,甘延青,陈洪斌,王文斗,雷方燕,郑建国,吴中发,吴尚清,谢敏,邓建军;L波段相对论速调管放大器研究[J];强激光与粒子束;1998年01期
7 丁武;相对论速调管放大器中微波放大机制[J];强激光与粒子束;1996年01期
8 黄华,孟凡宝,常安碧,马乔生,张永辉,甘延青,陈代兵,罗敏,龚胜纲;强流短脉冲相对论速调管放大器实验研究[J];强激光与粒子束;2004年10期
9 杨振萍;边清泉;;相对论速调管放大器中微波的相位抖动研究[J];物理学报;2009年09期
10 黄华,王平山,吴中发,甘延青,陈洪斌,吴尚清,王文斗,雷方燕,谭杰,郑建国;L波段相对论速调管束流实验研究[J];电子与信息学报;1998年06期
11 郭焱华;黄华;罗雄;张北镇;;S波段相对论速调管放大器的相位测量[J];强激光与粒子束;2009年05期
12 雷禄容;黄华;罗雄;何琥;;速调管放大器大漂移管尺寸输入腔的3维分析与模拟[J];强激光与粒子束;2011年01期
13 ;电子束器件、阴极射线管[J];电子科技文摘;2002年01期
14 黄华;孟凡宝;范植开;李正红;方向;;相对论速调管三轴提取腔的分析与设计[J];物理学报;2006年10期
15 祝大军;雷翔;严萍;;紧凑型静电加速管的原理设计[J];电子科技大学学报;2008年03期
16 雷禄容;黄华;范植开;罗雄;何琥;;C波段相对论速调管放大器3维整管模拟研究[J];强激光与粒子束;2009年06期
17 潘健;李少甫;蔡文新;;S波段短脉冲鉴相器的研究与设计[J];电视技术;2011年11期
18 黄华,范植开,谭杰,马乔生,甘延青,常安碧;长脉冲相对论速调管中束流脉冲缩短的研究[J];物理学报;2004年04期
19 黄华,常安碧,谭杰,马乔生,甘延青,江金生;强流相对论电子束群聚的空间电荷波理论分析[J];电子科技大学学报;2001年01期
20 雷禄容;范植开;黄华;何琥;;相对论速调管放大器双间隙输出腔的粒子模拟[J];强激光与粒子束;2007年08期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 雷禄容;范植开;黄华;何琥;李正红;;速调管放大器单间隙输出腔的粒子模拟和实验[A];第九届真空技术应用学术年会论文集[C];2006年
2 黄华;冯弟超;罗光耀;陈志刚;谭杰;张运俭;廖勇;雷禄容;于爱民;杨周炳;金晓;孟凡宝;;重复脉冲S波段相对论速调管放大器[A];第九届真空技术应用学术年会论文集[C];2006年
3 黄华;孟凡宝;范植开;李正红;;相对论速调管三轴提取腔的研究[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
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 黄华;S波段长脉冲相对论速调管放大器的理论与实验研究[D];中国工程物理研究院;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 雷禄容;S波段相对论速调管放大器双间隙输出腔的理论与实验研究[D];中国工程物理研究院;2007年
2 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
3 周一环;相对论速调管的理论研究及数值模拟[D];电子科技大学;2007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
  • 010-62982499
  • 010-62783978