95ghz回旋振荡管高频结构的设计与研究

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关

2、数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：年月日万方数据摘要摘要回旋管是一种能够产生高功率微波的电真空器件，回旋管的研制始于等离子体磁约束聚变中对高功率、高频率微波源的需求。回旋管初期阶段研究发现，回旋管相比于传统电真空器件和半导体器件在毫米波，亚毫米波微波源具有无可比拟的优势。目前，回旋管已经成功的应用于等离子体加热，医学技术，材料加工等领域，回旋管应用的新的技术领域如金属连接，行星防御等也正处于探索开发阶段。工作频率为95GHz的回旋管可以作为回旋共振离子源用于产

3、生等离子体，在大气中用于能量定向辐射，本文针对95GHz单腔回旋振荡管进行了设计与研究，研究内容如下：（1）理论分析，利用线性理论对色散方程求解，计算起振电流，研究回旋管工作参数的选定方式及依据；利用近似非线性理论分析注-波互作用效率，根据效率确立互作用段长度；研究开放式谐振腔时域分析法的求解过程以及高频结构基本特性。（2）实际模型建立及模拟计算，确立工作频率为95GHz，根据耦合系数选定工作模式为TE5,3，计算腔体半径，电子注引导中心半径，利用时域分析法进行冷腔分析，基于Q及谐振频率优化确立最终腔体结构；结合腔体中场分布特性计算起振电流，分析色散曲线

4、，确立工作参数的大致范围；利用大信号理论编写注-波互作用程序，研究腔体结构参数和回旋管工作参数对注-波互作用效率的影响，选定最终腔体结构参数和外部工作参数进行进一步研究。（3）效率优化，首先简要分析回旋管各功能部分对最终工作效率的影响，研究腔体的欧姆损耗与互作用效率的关系，结合已经建立的初始结构，然后提出效率优化方案并对不同的方案进行简单论证，最后选用在腔体互作用段两端进行倒角的方式来进行效率优化，在优化的基础上进行模拟计算得出腔体欧姆损耗密度下降，输出功率和工作效率均有所提升。关键词：回旋管，冷腔分析，高频结构，注-波互作用，效率优化I万方数据ABST

5、RACTABSTRACTGyrotronsarevacuumtubesforthegenerationofhigh-frequentmicrowaves.Theresearchonthegyrotronmicrowavetubewasinitiatedbythedemandofhighpower,highfrequencyelectromagneticwavesourceinthemagneticallyconfinedplasmafusionapplication.Sincetheinitialphaseofgyrotrondevelopment,ne

6、wthrustareashavebeenexplored.Thegyrotronshowsseveraluniqueadvantagesasahighpowersourcecomparetotheothermillimeter/submillimeterwavesourceseithersemiconductorbaseddevicesorvacuumbasedtubedevices.Atpresentgyrotronisusedsuccessfullyinthefieldofplasmaheating,medicalspectroscopy,mater

7、ialprocessingetc.Severalnewfieldsoftechnologylikemetaljoining,planetarydefenseetc.areunderexplorationforthefuturisticuseofgyrotron.Gyrotronsoperatingat95GHzaresuccessfullybeingusedin:ECRHplasmagenerationforaelectroncyclotronresonanceionsource(ECRIS),andfocusedpowertransmissionint

8、heatmosphere.Inthiswork,thedesignofa95GH