回旋速调管谐振腔的计算

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高功率微波技术自上世纪70年代兴起以来,由于其在军事、科学研究、工业加工,新材料制备以及医学、生物学等多领域的广泛应用,加之军事、科研对更高功率、更高能量、更高频率微波源的不断需求,在近三十年时间里该学科得以迅猛的发展并受到广泛重视。回旋脉塞器件——回旋管作为大功率毫米波源,在等离子体加热、线性加速器、雷达、通信及电子对抗等领域有着广泛的应用前景,因此受到了国际上的广泛重视,特别是近三十年来,回旋管得到了快速的发展,并成为了研究的热门方向。在国内,中国电子科技大学在70年代后期,刘盛纲院士开辟了回旋脉塞器件的研究方向,以后,在李宏福教授带领下的课题组又开始了回旋管中的一种放大器件——回旋速调管的研究。回旋速调管在众多的微波器件中是新兴的一类管种,它结合了回旋管和速调管的优点,在雷达领域有着广泛的应用前景,因此受到国内外学者的关注。高功率微波源中的高频系统,如谐振腔系统等,其设计性能对整个高功率微波系统起着至关重要的作用,设计过程中的计算机仿真亦是必不可少的。在理论分析的基础上,利用计算机辅助工具对微波器件中谐振腔系统进行仿真计算,对器件的设计优化有很大的促进作用。本文结合“十.五” 重点项目“8mm高功率回旋速调管放大器的研究",对一种工作频率为34GHz的四腔回旋速调管中的谐振腔部分进行了理论分析和计算机仿真,通过大量数值计算,对各种参数和设计方法进行了比对和分析,主要做了以下工作:1.从谐振腔基本理论入手,研究了分析谐振腔的一般方法;并用Matlab编程计算了不考虑损耗的同轴谐振腔的超越方程数值解;根据场匹配法研究了两端突变及渐变结构谐振腔;2.从有限元理论的角度出发,对计算机仿真计算谐振腔内高频场结构进行了分析探讨;3.比较了调制腔部分耦合缝的位置变化对谐振频率及腔内场的影响;4.分析了第一腔中耦合缝的尺寸变化对耦合效果,腔内场结构的影响,并作了大量仿真计算和分析比对;
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