平面磁绝缘线振荡器的设计与模拟研究

来源 :中国工程物理研究院 | 被引量 : 1次 | 上传用户:h459403474
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针对当前高功率微波(High-Power Microwave, HPM)中的热点器件——磁绝缘线振荡器(MILO)频率低、效率低等问题,提出了一种可以沿X方向平面展开的平面MILO。这种器件也是一种正交场HPM器件,通过一个低外加磁场来代替常规MILO中的磁绝缘电流,辅助实现器件的磁绝缘,从而实现器件效率的提高。结合PIC模拟,建立一个外加低磁场的C波段平面MILO,并根据其慢波结构(平面折绉表面)特点给出相应的色散曲线,确定微波器件工作点,利用2.5维全电磁粒子模拟软件对其进行数值模拟,同时,论文还讨论了今后实验时可能面临的问题及拟解决方法。本论文的主要研究内容包括以下几个方面:从HPM的发展入手,概述了MILO的历史和国内外MILO的研究现状与研究方法,阐述了平面MILO的研究意义。通过对常规MILO的研究方法和作用机理的研究,分析了MILO在较高频段工作时功率容量不够导致的阴阳极击穿和输出效率低等问题。根据常规MILO的模型,将其慢波结构平面展开为平面折皱表面,即将圆柱腔体平面展开为矩形腔体,扩展了腔内空间,提高了功率容量,尤其适合在高频工作。同时采用外加磁场来代替常规MILO中的磁绝缘电流,更好的利用了输出电功率,提高了整管效率。结合PIC模拟,建立一个可外加低磁场的C波段平面MILO:并根据其慢波结构(平面折绉表面)特点给出相应的色散曲线,确定微波器件工作点。利用2.5维全电磁粒子模拟软件对平面MILO进行数值模拟,通过优化外加磁场等手段,在输入为4.0 GW电功率(工作电压约800kV)的条件下,模拟得到频率为6.56 GHz,输出功率为1.22 GW,功率效率约30%的微波输出。
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