导读:本文包含了相对论速调管放大器论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:高功率微波,相对论速调管放大器,高过模同轴谐振腔,内同轴输入腔
相对论速调管放大器论文文献综述
李士锋[1]（2019）在《毫米波GW级相对论速调管放大器的研究》一文中研究指出相对论速调管放大器(Relativistic klystron amplifier,RKA)具有高峰值功率、高效率、高增益、输出信号幅度和相位稳定的特点,在高能加速器、等离子体加热等领域中具有重要的应用。随着高功率微波技术的不断发展,对RKA的辐射功率和工作频率提出了更高的要求,为了获得更高的Pf ~2因子,发展毫米波GW级的RKA是必由之路。为了将RKA的工作频率扩展到Ka波段,提出采用同轴高频结构以传输更高的电子束功率;为了在Ka波段实现GW级功率输出,提出采用横向高过模的大尺寸同轴高频结构以提高器件的功率容量。所以本文提出Ka波段大尺寸同轴相对论速调管放大器(Oversized Coaxial Relativistic klystron amplifier,OCRKA)的设想,开展了相应的理论分析、高频结构和输入输出耦合装置的物理设计、轴向模式耦合和角向高次模式自激振荡的抑制等关键技术研究。研究成果为发展毫米波高功率微波源提供技术参考。论文的主要研究内容和结论如下:1.从无栅间隙的电子耦合系数公式推导出发,考虑同轴谐振腔的电场分布和边界条件建立同轴谐振腔间隙的电子耦合系数。对比分析同轴和圆柱谐振腔的电子耦合系数。基于一维小信号和单电子运动理论,将同轴谐振简化为一维无栅间隙,并对束波互作用过程进行假设,获得了叁间隙和四间隙谐振腔中的不同轴向电场分布的模式电子负载电导解析解。分别对叁间隙和四间隙同轴谐振腔的电子负载电导特性进行分析,获得了各个模式最佳束波互作用的间隙渡越角,模式之间的竞争关系和单模工作的基本条件等。2.研究了毫米波段同轴谐振腔的基本特性,获得了毫米波段同轴谐振腔的一般规律性认识。研究了毫米波段同轴谐振腔结构尺寸敏感性,为实验加工误差控制、实验调试提供依据。分别对二极管、输入腔、中间腔、输出腔进行了物理设计和粒子模拟优化:对二极管区结构进行了优化提高了电子束引入漂移管的效率、减小了电子束的传输不稳定性,实验实现了电子束传输约300mm长时的效率大于90%;根据输入腔耦合匹配条件,通过理论分析结合粒子模拟方法得到最佳的耦合外观品质因数约224,实现了输入腔对输入微波功率的吸收率大于96%;分析设计了不同间隙数目的中间腔如单间隙、叁间隙、四间隙中间腔对电子束调制的影响,研究表明经过两个中间腔后电子束的调制比可以达到125%;提出一种非均匀周期输出结构解决了高效率注波互作用的问题,实现了输出功率1.18GW;研究了谐振反射器与谐振腔之间的距离对谐振反射器本身反射效率和对谐振腔谐振频率的影响;为实验开展设计一个同轴TEM模-圆波导TM_(01)模的模式变换器和一个Ka波段高功率圆锥喇叭天线。3.利用二维粒子模拟方法对影响器件性能的主要参数进行模拟,优化参数实现器件的最佳性能。在电子束电压为525kV、电流为6kA、输入频率为30.5GHz、输入功率为1.4kW的工作参数条件下,模拟实现1.17GW的功率输出、电子效率为37.1%、增益为57dB。根据优化结构建立带实际输入输出耦合系统的整管仿真模型,利用叁维模拟验证二维设计与优化的结果,叁维模拟得到输出功率最大为880MW,饱和增益为58dB。4.研究了腔体之间耦合和角向非对称模式的自激振荡机理,并提出抑制方法。结果表明在谐振腔之间引入衰减材料,可有效抑制腔间耦合的自激振荡现象;在输入腔激励角向均匀工作模式可以抑制角向非对称模式的自激振荡。为了实现输入腔的角向均匀模式激励,提出一种内同轴输入系统,实现了角向幅度和相位均匀的模式激励,输入腔的角向幅度均匀性达到98.86%,相位波动小于0.06°。为了在同轴器件中给输入波导提供通道,提出一种新型模式变换器(TEM模式-扇形TE模式-TEM模式)。5.开展了初步的冷测与热测实验。调试各个高频结构的谐振频率满足要求,并对输入输出耦合结构进行冷测调试;开展了电子束的产生与传输热测实验,实现了在二极管电压为478kV时,产生电子束电流为5.02kA,在聚焦磁场为0.8T时,电子束的流通率达到91.3%;开展了初步微波实验,验证了器件工作在放大器状态,器件输出功率约775.6kW。(本文来源于《电子科技大学》期刊2019-04-09）
何琥,袁欢,黄华[2]（2018）在《相对论速调管放大器两腔束流调制的理论与模拟比较分析》一文中研究指出采用一维自洽束波互作用的非线性理论,探索了相对论速调管放大器(RKA)的束流调制特性,并与二维PIC结果进行了比较和分析。首先推导了环形电子束的几何因子,然后分别给出了两腔调制时归一化调制电流和电子束动能的积分微分方程。采用调制电子束激励中间腔的非线性理论估算了中间腔间隙电压的幅度和相位,幅度的相对误差为0.07%,相位误差为2.15°。给出了输入腔和中间腔的间隙耦合系数公式,对于束压为715.2kV、束流为8kA的电子束,当输入腔和中间腔间隙电压分别为14,315.2kV,输入腔和中间腔相位差为90.59°时,采用一维非线性理论和二维粒子模拟程序分别计算了基波电流调制系数和距离的关系。对于基波电流调制系数,中间腔之前处于线性区,理论值与模拟值比较一致;在中间腔内部基波电流调制系数出现明显的下降,理论值与模拟值之间的差距较大;中间腔之后处于非线性区,对于基波电流调制系数的最大值和对应的纵向位置,理论值与模拟值基本一致。当束流传输距离为65.8cm时,计算了归一化电流和归一化电子束动能随时间的变化和电荷守恒参量N(z)与调制电流的n次谐波的电流调制系数随传输距离的变化情况。(本文来源于《强激光与粒子束》期刊2018年05期）
袁欢,黄华,何琥,戈弋,孟凡宝[3]（2017）在《S波段相对论速调管放大器相位稳定性的优化设计及实验研究》一文中研究指出为了有效提高器件输出微波相位的稳定性,对S波段强流相对论速调管放大器输出微波相位特性开展了理论研究和优化设计。理论分析结果表明,束流发射和传输均匀性、腔内杂频和强流脉冲电压波动是影响器件输出微波相位稳定性的重要原因,通过优化二极管结构,增加吸波材料以及优化腔体结构和参数等手段可以有效地减小上述因素对输出微波相位稳定性的影响,提高器件工作的稳定性。对优化后的器件开展了实验研究,得到单台单次输出功率GW量级基础上,100 ns内相位标准差约10°,单台重频5 Hz工作输出微波相位标准差约20°,两台同时工作输出微波相位差抖动约20°的结果,满足了实际应用的需求。(本文来源于《强激光与粒子束》期刊2017年11期）
袁欢[4]（2017）在《强流脉冲相对论速调管放大器相位抖动机理及实验研究》一文中研究指出高功率微波(HPM)器件受到理论、工作稳定性、小型化需求和脉冲功率源的约束,实现单支更高峰值功率非常困难,限制了高功率微波器件的进一步推广和应用。基于多支高功率微波源的相干功率合成技术是一种有效提高输出微波峰值功率的技术路线。强流相对论速调管放大器(RKA)具备输出功率高、能量转换效率高、工作稳定性高等优势,被认为是用于HPM功率合成的首选器件。但是该器件在高峰值、长脉冲微波输出条件下相位稳定性不高,严重影响了多路功率合成的效率。论文基于课题组研制的S波段强流RKA,通过理论分析、PIC模拟仿真和实验等方式对其输出微波相位特性进行了研究,确定了影响输出微波相位稳定性的关键因素,提出了提高相位稳定性的措施,并在S波段RKA实验中得到了相位稳定的输出微波。论文首先从RKA空间电荷波理论出发,建立了一套用于分析轴对称RKA输出微波相位特性的一维自洽非线性理论,该理论在考虑空间电荷效应的基础上,增加了对束流传输和群聚过程中高次非线性项的考虑,实现了在强流、强相对论条件下对RKA输出微波相位特性的计算,同时结合项目组研制的S波段叁腔强流环形电子束RKA进行了整管的理论推导,得到了整管的调制电流及输出微波等参数的表达式,并通过试验认可的模拟结果对理论计算结果进行了验证,得到结果显示理论和模拟结果输出微波相位趋势一致,误差小于10%。在此理论的基础上,论文研究了电子束特性、入射微波参数及器件腔体参数等对输出微波相位特性的影响,确定了驱动RKA的强流脉冲电压稳定性、器件内的腔体自激振荡和束流发射传输稳定性是引起RKA输出微波相位波动的主要因素,并重点针对脉冲前沿能量变化及其在腔体间隙激励的杂频、强流脉冲特性引起的电子速度梯度导致的器件实际工作频率偏移进行了理论和数值计算,得到了在不同脉冲前沿及波动条件下输出微波频率的偏移及其相位变化,并开展了粒子模拟验证,提出了提高强流RKA输出相位稳定性的改进方案,为进一步实现对强流RKA相位稳定性控制、锁频锁相的稳定微波输出提供了理论指导。之后,论文结合理论分析和PIC模拟研究中的结果,针对课题组研制的S波段强流RKA输出微波相位抖动大的问题,在原有设计基础上,从叁个方面对设计开展了优化:(1)束流发射和传输方面:通过研究阴极表面场强分布以及束流传输品质,优化了二极管结构及磁场位型,建立了标准的二极管安装流程,提高了阴极、磁场、器件叁者的同轴一致性;(2)抑制器件内杂频方面:通过对器件内杂频振荡的产生机理进行分析,在腔体间隙内增加吸波材料,降低腔体之间的互作用因子,破坏腔体之间的同步关系,减小了器件内非工作模式的传输;(3)强流脉冲特性对相位稳定性影响方面:在保证大于GW量级输出微波功率的前提下,对器件腔体的本征频率和Q值进行优化,减小了由强流脉冲波动导致的输出微波相位波动30%以上。最后对优化后的器件开展了相关实验研究。实验结果表明,对器件优化设计后,强流脉冲波动导致的输出微波相位抖动问题得到了抑制,实现了输出微波峰值功率GW量级条件下,单支RKA单次运行输出微波脉宽100ns内的相位标准差约18.0°;重频运行(25Hz/1s)100ns内相位抖动标准差约为18.2°的理想结果。并且两支RKA相位一致性较好,在分别使用脉冲源驱动的条件下,两者间的输出微波脉宽100ns内相位差抖动标准差约为19.8°。同时开展了单支及多支RKA输出微波相位控制实验,通过调节相位控制单元,在输出微波稳定的条件下,分别实现了单支RKA输出相位调节精度6.6°和两支RKA输出相位调节精度12.0°。上述实验和优化结果满足了实际应用的需求。(本文来源于《中国工程物理研究院》期刊2017-04-01）
何琥,黄华,雷禄容[5]（2016）在《相对论速调管放大器中自洽的非线性理论与粒子模拟的比较》一文中研究指出分别给出了归一化调制电流和电子束动能的积分微分方程,并提出了完整的数值计算方法。对于束压束流分别为511kV,5kA和800kV,8kA两组典型参数,采用非线性理论和二维粒子模拟程序分别计算了电流调制系数和距离的关系。在线性增长区以及当调制电流达到最大值并开始缓慢下降后,理论与模拟都符合得很好。此外还计算了电子束动能和调制电流的n次谐波的模式强度随归一化距离的变化情况:一次和二次谐波强度较大,八次以上谐波幅度较小而可以忽略。(本文来源于《强激光与粒子束》期刊2016年11期）
闫文康,黄华,王战亮,刘振帮,李士锋[6]（2016）在《S波段相对论速调管放大器二次提取技术模拟研究》一文中研究指出为提高相对论速调管放大器输出腔的提取效率,根据速调管输出腔设计理论,设计了工作在S波段的相对论速调管放大器的二次提取结构,初级提取腔为双间隙输出结构,次级提取腔为单间隙输出结构。利用2.5维粒子模拟程序,在束压900kV、束流7.5kA、基波调制深度90%及1.0T的轴向引导磁场强度的条件下,对初级双间隙输出结构进行了数值模拟,分析了双间隙输出结构提取后电子束的电压和电流,并根据初级互作用剩余电子束能量设计了次级单间隙输出结构,最后对整管二次提取输出结构进行了数值模拟。数值模拟结果表明,二次提取输出结构在初级和次级结构上分别输出2.0GW和0.7GW的微波功率,整个二次提取输出腔输出功率为2.7GW,效率达到40%,有效的提高了相对论速调管放大器的提取效率。(本文来源于《2016真空电子学分会第二十届学术年会论文集（下）》期刊2016-08-23）
刘振帮,黄华,金晓,雷禄容,李乐乐[7]（2016）在《X波段长脉冲多注相对论速调管放大器相位稳定性研究》一文中研究指出对X波段长脉冲多注RKA输出微波相位稳定性进行了粒子模拟和实验研究。粒子模拟表明对于脉冲电子束,输出与输入微波的相对相差只在平顶阶段保持稳定不变。同时对实验中微波相差在平顶阶段抖动较大的现象进行了分析,并采取相应的设计措施以减轻相位抖动,初步实现了对输出微波相位稳定性的控制。在电子束功率为2.76GW,电子束脉宽为180ns时,实验实现输出微波功率为0.96GW,器件效率为35%,器件增益为45d B,输出微波脉宽达到160ns,脉冲缩短现象得到了很好的抑制。单次输出微波100ns内,相位差抖动小于±25°;重频25Hz工作时,100ns内相位差抖动小于±30°。从实验上实现了X波段多注RKA重频稳频稳相输出GW级长脉冲高功率微波。(本文来源于《2016真空电子学分会第二十届学术年会论文集（上）》期刊2016-08-23）
黄华,袁欢,何琥,戈弋,雷禄容[8]（2016）在《相对论速调管放大器输出微波功率一致性研究》一文中研究指出为了提高多支强流相对论速调管放大器(RKA)的输出微波功率和最佳工作参数的一致性,采用束波互作用非线性理论和粒子模拟的方法研究了高频系统参数对RKA输出微波功率影响的规律,提出了相关参数的影响范围,同时开展了相应实验研究。研究结果一致表明,对于S波段单注强流环形束RKA,输入腔、中间腔和输出腔的谐振频率和有载(或无载)Q值等对输出微波功率影响不很灵敏,允许一定范围内偏差,输入、输出腔的谐振频率工作频率偏谐±30MHz、有载Q值相对最佳值差异50%、中间腔偏谐最佳频率±15MHz、无载Q值大于160等条件下,对输出微波功率影响不大于10%。该研究结果对指导RKA研制及其提高多批次生产和调试具有重要作用。(本文来源于《2016真空电子学分会第二十届学术年会论文集（上）》期刊2016-08-23）
李士锋,黄华,段兆云,唐先锋,刘振帮[9]（2016）在《Ka波段GW级同轴扩展互作用相对论速调管放大器的仿真研究》一文中研究指出本文基于同轴相对论速调管放大器的结构,研究Ka波段GW级相对论速调管放大器。提出采用高阶模式同轴谐振腔以增大腔体结构尺寸,降低输入/输出结构的设计与加工难度、增加器件的功率容量。利用叁维电磁模拟软件CST对高阶模式腔体的高频特性进行研究,利用2.5维粒子模拟软件对器件进行数值模拟设计,模拟结果表明可以在Ka波段可以实现GW级功率输出,其转换效率大于30%。本论文对研制Ka波段GW级相对论速调管放大器具有一定的参考价值。(本文来源于《2016真空电子学分会第二十届学术年会论文集（上）》期刊2016-08-23）
雷禄容,刘振帮,何琥,黄华,严文康[10]（2016）在《跨波段相对论速调管放大器初步实验研究》一文中研究指出设计了工作在短脉冲的跨波段相对论速调管放大器,对电子束经过输入腔和中间腔后的束流调制以及经过可调谐输出腔后的微波提取等过程进行了实验研究,得到了初步的实验结果。在输入微波功率10 k W、频率3.025GHz、电子束电压680 k V、束流3k A、轴向引导磁感应强度0.8T的条件下,单次运行输出微波功率为10 MW,脉宽42 ns,输出微波频率与输入微波一致;在输入微波功率130 k W、频率2.875GHz、电子束电压615k V、束流3k A、轴向引导磁感应强度0.8T的条件下,单次运行输出微波功率为50MW,脉宽35ns,输出微波频率5.75GHz。从实验上验证了可以实现两个段波工作的相对论速调管放大器技术的可行性。(本文来源于《2016真空电子学分会第二十届学术年会论文集（上）》期刊2016-08-23）
相对论速调管放大器论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
采用一维自洽束波互作用的非线性理论,探索了相对论速调管放大器(RKA)的束流调制特性,并与二维PIC结果进行了比较和分析。首先推导了环形电子束的几何因子,然后分别给出了两腔调制时归一化调制电流和电子束动能的积分微分方程。采用调制电子束激励中间腔的非线性理论估算了中间腔间隙电压的幅度和相位,幅度的相对误差为0.07%,相位误差为2.15°。给出了输入腔和中间腔的间隙耦合系数公式,对于束压为715.2kV、束流为8kA的电子束,当输入腔和中间腔间隙电压分别为14,315.2kV,输入腔和中间腔相位差为90.59°时,采用一维非线性理论和二维粒子模拟程序分别计算了基波电流调制系数和距离的关系。对于基波电流调制系数,中间腔之前处于线性区,理论值与模拟值比较一致;在中间腔内部基波电流调制系数出现明显的下降,理论值与模拟值之间的差距较大;中间腔之后处于非线性区,对于基波电流调制系数的最大值和对应的纵向位置,理论值与模拟值基本一致。当束流传输距离为65.8cm时,计算了归一化电流和归一化电子束动能随时间的变化和电荷守恒参量N(z)与调制电流的n次谐波的电流调制系数随传输距离的变化情况。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
相对论速调管放大器论文参考文献
[1].李士锋.毫米波GW级相对论速调管放大器的研究[D].电子科技大学.2019
[2].何琥,袁欢,黄华.相对论速调管放大器两腔束流调制的理论与模拟比较分析[J].强激光与粒子束.2018
[3].袁欢,黄华,何琥,戈弋,孟凡宝.S波段相对论速调管放大器相位稳定性的优化设计及实验研究[J].强激光与粒子束.2017
[4].袁欢.强流脉冲相对论速调管放大器相位抖动机理及实验研究[D].中国工程物理研究院.2017
[5].何琥,黄华,雷禄容.相对论速调管放大器中自洽的非线性理论与粒子模拟的比较[J].强激光与粒子束.2016
[6].闫文康,黄华,王战亮,刘振帮,李士锋.S波段相对论速调管放大器二次提取技术模拟研究[C].2016真空电子学分会第二十届学术年会论文集（下）.2016
[7].刘振帮,黄华,金晓,雷禄容,李乐乐.X波段长脉冲多注相对论速调管放大器相位稳定性研究[C].2016真空电子学分会第二十届学术年会论文集（上）.2016
[8].黄华,袁欢,何琥,戈弋,雷禄容.相对论速调管放大器输出微波功率一致性研究[C].2016真空电子学分会第二十届学术年会论文集（上）.2016
[9].李士锋,黄华,段兆云,唐先锋,刘振帮.Ka波段GW级同轴扩展互作用相对论速调管放大器的仿真研究[C].2016真空电子学分会第二十届学术年会论文集（上）.2016
[10].雷禄容,刘振帮,何琥,黄华,严文康.跨波段相对论速调管放大器初步实验研究[C].2016真空电子学分会第二十届学术年会论文集（上）.2016