94 GHz二次谐波渐变复合腔回旋管研究

对94GHz二次谐波渐变复合腔回旋管进行了系统的理论与实验研究,所研制的回旋管采用渐变结构复合开放式互作用腔、双阳极磁控注入电子枪及内置TE03-TE02-TE01模式转换器,并兼作回旋管收集极作用.设计、研制与测试了94GHz二次谐波渐变复合腔回旋管,在注电压51kV和注电流11.8A下得到156kW的脉冲输出功率,工作频率94GHz,工作模式对TE02-TE03,平均输出功率3.05kW,效率26%.

94GHzTE_(6,2)模内置准光模式变换器

提出了可应用于94 GHz回旋管内部的TE6,2准光模式变换器.根据几何光学和矢量绕射理论编制了模拟其电磁行为的分析和优化程序.根据几何光学原理,设计了该模式变换器的初步结构参数,然后利用该优化程序获得了最优化的相关参数.优化结果表明,在94 GHz,该准光变换器功率转换效率约为85%,转换所得波束高斯含量高于70%.

94 GHz TE_(5,3)准光辐射器

基于耦合波理论和相位匹配技术,对准光辐射器的传统设计方法进行了改进,使其适用于低阶模式的设计.通过调节耦合时模式间的相位,在切口处实现了具有高斯场分布的理想模式组合.利用这一方法,优化设计了一个94 GHz,TE5,3回旋管准光辐射器.数值模拟结果表明,设计的辐射器在切口处形成了一个良好的束斑,边馈电平达到-30 dB,口径场高斯含量高于98%.

94GHz渐变复合腔回旋管的设计与实验

根据注-波互作用自洽非线性理论,设计了一种二次谐波回旋管的渐变复合腔结构,并进行了数值模拟;通过采用波纹波导结构和不同的相位重匹配技术进行优化分析,设计了一种94GHz波纹波导模式转换器;根据模拟计算结果研制出了94GHz渐变复合腔二次谐波回旋管。实际测试的结果表明:所研制的回旋管在电子注电压50kV,电流8.8A,工作磁场1.56T时工作频率为94.2GHz,峰值输出功率为115kW,平均输出功率为3kW,效率为26%。

94 GHz回旋管准光模式变换器的数值模拟

对回旋管内置准光模式变换器进行了理论研究和数值模拟。基于几何光学理论和矢量绕射理论,编制了模拟电磁场行为的分析和优化程序,采用Vlasov辐射器和准光反射器实现了线极化准高斯模HE11。结果表明:在一级反射镜下的转换效率为88.3%,增加反射镜级数会降低转换效率。

94GHz回旋管准光模式变换器设计

基于几何光学理论和矢量绕射理论,研究了将回旋管及其他高功率微波器件的振荡输出模式转换成准光高斯波束的模式变换器,采用伏拉索夫(Vlasov)辐射器和三级准光反射面实现了准高斯模TEM00的横向输出.研究了Vlasov辐射器的工作机理,运用矢量绕射理论计算出波导辐射场,口面电流分布的方法计算反射面辐射场.通过编写程序设计了将94GHz,模式为TE62的毫米波转化为准光高斯波束的内置式准光模式变换器.