毫米波管的周期性磁场聚焦

一、毫米波管的周期磁场聚焦（论文文献综述）

李松柏,陈汝淑,刘盛纲^[1]（1973）在《国外微波电子管及其应用的新进展》文中提出一、微波管发展简况微波管自出现至今已有几十年的历史,在这期间获得很大的发展（见表1）。最初,微波管主要用于雷达设备和现形加速器,特别是二次大战末期,各中新型微波管

吴腾奇,列光华^[2]（2001）在《大功率微波管和毫米波管技术发展动向》文中进行了进一步梳理分别讨论了大功率微波管和毫米波管技术发展趋势

吴腾奇,列光华^[3]（2002）在《大功率微波管和毫米波管技术发展动向》文中研究表明文中对微波管中的磁控管,速调管和行波管以及毫米波管中的快波管等进行一系列物理过程的研究

李建清^[4]（2003）在《行波管三维非线性理论及其网络并行计算》文中认为行波管是一种高增益、宽频带、高效率、大功率的微波/毫米波功率放大器件，广泛应用于通信、雷达、电子对抗等现代军事装备中。本论文对行波管中三维非线性注波互作用及其网络并行计算进行了深入的研究。主要工作和创新之处在于：一、首先利用模式展开理论（或波导激励理论），建立了行波管中慢电磁行波与电子注互作用的统一自洽工作方程组，包括：激发方程、运动方程、能量转化方程，相位演化方程等，既可用于模拟相对论情况下行波管中的互作用过程，也可用于模拟多信号，多模式下行波管中的互作用过程。二、利用有限尺寸宏粒子的概念来分析行波管非线性注波互作用中的空间电荷场，推导出有限尺寸宏粒子空间电荷场的权函数表达式。分析结果表明：在大距离范围内，有限尺寸宏粒子空间电荷场权函数和圆环模型空间电荷场权函数符合很好，但在宏粒子互相靠近的小距离范围内，两者差别较大；由于有限尺寸宏粒子计算出的空间电荷场小，因此计算出的行波管互作用输出功率饱和位置提前，饱和值增加。三、建立了用于计算行波管三维非线性互作用的基于TCP/IP协议的网络并行计算环境，编写了模拟行波管非线性互作用过程的网络并行计算程序，其可在工作站和微机混合组成的计算机网络环境下实现并行计算。实验结果表明，该网络并行计算环境能够有效地减少行波管非线性互作用的计算时间，提高工作效率。四、分析了两个独立信号同时输入宽带行波管时的多信号非线性特性。分析结果表明：在多信号输入时，输出功率中确实有输入信号的互调制分量产生，同时可以发现，对于宽频带的行波管，互调制分量对主工作频率输出功率有比较大的影响。五、分析了相对论行波管三维非线性特性，分析结果表明：（1）空间电荷场（包含直流和交流空间电荷场）对注波互作用输出功率影响很大，会造成饱和输出功率减小，饱和位置推后；（2）电子注激发的反向辐射对<WP=9>输出功率影响比较小，基本上可以忽略不计；（3）电子注横向运行对注波互作用的直接影响比较大；（4）通过改变耦合腔内半径来调节慢波结构相速，采用相速跳变和预群聚的方法可以改善相对论行波管的效率，特别是采用预群聚方法，可以尽量提高相对论行波管的效率。本论文还分析了输入功率、电子注直流电压，电子注直流电流和聚焦磁场对输出功率的影响。比较了四种设计的慢波系统互作用输出结果，找到比较适合的互作用参数来设计相对论行波管。六、设计了一种测量行波管多信号非线性特性的测量方法，对某一宽带行波管的多信号非线性特性进行了实际的测量，测量结果表明当两个独立信号同时输入宽带行波管时，输出信号功率中包含输入信号互调制分量。测量结果与计算机模拟结果进行了比较，两者符合得比较好。

谢扩军^[5]（2008）在《金刚石在TWT及MPM中的应用关键技术研究》文中提出微波功率模块（MPM）是一种新型微波功率组件。它使用高效小型化行波管（TWT）放大器作为功率器件，使用宽带低噪声固态放大器（SSA）驱动行波管，再与行波管电子功率调节器（EPC）集成到一个小型轻重量的封装内成为一个相对独立功能器件，MPM是当今最具发展前景的电真空器件之一。MPM技术关键之一是行波管小型化和微波多芯片模块（MMCM）的高密度集成，TWT小型化要求行波管体积很小，有很高效率和良好的散热能力，散热性能不仅是决定行波管平均输出功率的主要因素，也是直接影响着微波管工作的稳定性与可靠性的主要因素，使用高导热率的夹持材料和采用新型阴极是改进微波器件性能的重要手段之一。金刚石由于具有最高的热导率，最高的机械强度和硬度，低的介电常数和低的介电损耗，极强的抗热震性和抗裂性等优良性能，低功函数，极低的阈值电场，大电流密度、大面积范围内的均匀电子发射以及热化学性质不活泼等。将金刚石应用于TWT慢波结构的夹持杆、场发射阴极（FEA）及MMCM的基板或中间层中，应该对TWT的散热性能的改善，对MPM的小型化和MMCM的高密度集成有良好的作用，对相关的关键技术开展研究具有非常重要的现实意义。本文的主要工作有：1、本课题首先研究了用化学气相沉积（CVD）金刚石厚膜制作宽带大功率行波管的夹持杆取代传统有毒氧化铍瓷杆，改善宽带大功率行波管的散热性能，开展了相关的理论和实验研究，组装了表面沉积金刚石的Al2O3夹持杆、BeO夹持杆、金刚石夹持杆的慢波组件，测试了相关的热学和高频电学性能，并进行了对比分析，金刚石夹持杆组装的行波管慢波组件的传热速率明显大于BeO夹持杆组件的传热速率，大约是它的3倍；在此基础上组装了一只金刚石夹持杆慢波结构的C波段行波管整管，对整管进行了冷测和热测，冷测各项指标全部合格，热测整管在4．0～8．0GHz带宽内得到输出功率95W，增益35dB；然后对所用的齿型翼片加载螺旋慢波结构的色散特性了进行理论推导，并通过MAFIA软件和乌克兰2．5D大信号程序软件包Tau对整管进行计算机模拟，得出了其色散、耦合阻抗、增益和效率等特性曲线，并对其电子注相位轨迹和电子注轴向轨迹情况进行了模拟并与实验测试结果进行了对比分析。2、开展了使用金刚石FEA冷阴极代替普通电真空器件中的热阴极的基础性研究，场发射电子的开启电场和更大的发射电流以及场致发射的稳定性和可靠性是场致发射的主要指标，本文在采用MPCVD方法在硅、铜基上沉积了金刚石薄膜，经过多次实验发现采用在铜基上沉积未成膜、晶粒分散分布的金刚石微小颗粒作为发射体可以有效地降低场发射电子的开启电场。本文所制备的金刚石发射体的（宏观）开启场小于2V/μm（对应的发射电流＞10μA，发射电流密度＞0．5mA／cm2）。最大发射电流＞2．08mA，最大发射电流密度＞100mA／cm2，相应的电场强度为E=3．5V／μm。本文所得金刚石薄膜场发射体，开启电压较低的原因在于金刚石薄膜可以看成由很多微小的金刚石发射体微尖锥组成，当颗粒间的间距较大时，发射体尖顶部的场增强因子更大，又因为采用了导电性能优异的金属—无氧铜作为发射基底，有利于在金刚石与基底间形成欧姆接触，所以有利于电子的发射。3、随着微波功率模块（MPM）向大功率、小型化、高可靠及毫米波发展使得其微波多芯片模块（MMCM）也由2D向3D发展，高密度的组装使其散热性能成为主要瓶颈，金刚石具有最高的导热率和非常高的电阻率，且热胀系数与硅匹配，因此吸引人们用它来制作高性能、大功率的薄膜多层基板。本文开展了MPM中金刚石基板MMCM热分析研究，建立了三维多芯片组件的封装模型，分析了多芯片组件的温度场分布，分析了金刚石材料作为中间导热层和基板对组件温度的影响，并分析了散热条件对温度的影响；建立了二维和三维的模型分析了金刚石基板与硅芯片界面间的热应力分布，分析了封装的几何结构对热应力的影响，结果表明：由于金刚石材料具有很高的导热率，不论它作为中间导热层或是基板，都可以显着降低芯片的最高结温，改善组件的散热性能，可做为一种理想的热沉材料，为金刚石在多芯片组件中应用提供了一些参考。总之，CVD金刚石无论是应用于带大功率行波管的夹持杆，FEA冷阴极，还是大功率MPM中的MMCM，都具有非常优良的性能。目前虽然离实际应用还有较大距离，还不成熟，但具有极大的潜力。

鲁佩菊^[6]（1995）在《八毫米瓦级连续波行波管电子光学系统的设计》文中研究表明本文介绍了八毫米瓦级连续波行波管的电子枪和周期永磁聚系统的设计。该电子枪的阴极发射电子的热速度效应比较严重,为了抑制电子横向速度造成的电子注发散效应,提高电子注的刚度,采用阴极上有一定磁场的部分屏蔽流。利用强流电子强通用计算程序以及漂移区傍轴轨迹计算程序,设计出电子枪与磁场匹配良好、电子注波动较小的非屏蔽流电子光学系统。

二、毫米波管的周期磁场聚焦（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：

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

（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。

三、毫米波管的周期磁场聚焦（论文提纲范文）

（4）行波管三维非线性理论及其网络并行计算（论文提纲范文）

中文摘要

英文摘要

第一章引言

1.1 大功率微波管的新进展

1.1.1 多注速调管

1.1.2 微波功率模块

1.1.3 毫米波管

1.1.4 高功率微波

1.1.5 等离子体填充行波管

1.1.6 真空微电子器件

1.1.7 计算机模拟

1.2 宽带行波管多信号

1.3 相对论行波管

1.4 行波管非线性互作用理论

1.5 本学位论文的主要工作

1.6 整个学位论文的组织

第二章慢电磁行波与电子注非线性互作用统一描述

2.1 引言

2.2 最大公因子基波

2.3 动力学理论

2.3.1 归一化变量

2.3.2 激发方程

2.3.3 聚焦磁场

2.3.4 运动方程和能量转化方程

2.3.6 电压下垂

2.3.5 能量守恒方程及输出效率、功率、增益的计算

2.3.6 初始条件

2.4 有限尺寸空间电荷场

2.4.1 一唯有限尺寸空间电荷场权函数

2.4.2 二唯有限尺寸空间电荷场权函数

2.4.3 有限尺寸空间电荷场效应

2.4.4 三维有限尺寸空间电荷场权函数

2.5 小结

第三章行波管非线性互作用网络并行计算环境

3.1 引言

3.2 网络并行计算系统的体系结构

3.2.1 网络并行体系结构的优越性

3.2.2 网络并行计算环境

3.3 网络并行计算系统的编程环境

3.3.1 PVM概述

3.3.2 MPI概述

3.3.3 HPF概述

3.4 基于TCP/IP的网络并行计算

3.4.1 Windows Sockets规范

3.4.2 多线程技术

3.4.3 主从计算模式

3.4.4 面向对象程序设计

3.5 网络并行计算中的负载平衡

3.6 行波管非线性互作用网络并行计算模型

3.7 实验结果

3.8 小结

第四章行波管多信号非线性特性研究

4.1 引言

4.2 行波管多信号非线性互作用理论

4.2.1 激发方程

4.2.2 运动方程

4.2.3 初始条件

4.3 计算机模拟结果

4.3.1 引言

4.3.2 单信号输入结果

4.3.3 两个信号输入结果

4.4 交调参量和互调参量

4.5 小结

第五章相对论行波管大信号分析

5.1 引言

5.2 相对论行波管大信号工作方程组

5.3 相对论行波管大信号分析

5.4 相对论行波管大信号设计

5.4.1 效率增加技术

5.4.2 互作用参量的影响

5.4.3 四种慢波结构互作用结果比较

5.5 小结

第六章行波管多信号非线性特性实验研究

6.1 引言

6.2 测试系统

6.3 测量结果与计算机模拟结果的比较

6.4 小结

第七章总结

参考文献

致谢

个人简历

作者在攻读博士学位期间发表的学术论文

（5）金刚石在TWT及MPM中的应用关键技术研究（论文提纲范文）

摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 引言

1.2 行波管夹持杆的结构和特点

1.3 夹持杆材料国内外研究现状

1.4 金刚石薄膜FEA冷阴极研究

1.5 MMCM金刚石基板热分析

1.6 本论文的主要工作与创新

1.7 整个学位论文的组织

第二章夹持杆对行波管散热性能的影响

2.1 引言

2.2 螺旋线慢波结构散热能力的影响因素

2.2.1 慢波组件材料的影响

2.2.2 组件装配方法的影响

2.2.3 螺旋线夹持结构的影响

2.2.4 夹持杆导热分析

2.3 本章小结

第三章 CVD金刚石夹持杆的制备

3.1 引言

3.1.1 金刚石的结构、性质及用途

3.1.2 低压化学气相沉积的几种主要方法

3.1.3 金刚石膜的表征方法

3.2 低压化学气相沉积(LPCVD)金刚石实验

3.2.1 微波等离子体CVD法(MPCVD)

3.2.2 热丝CVD法

3.3 沉膜实验结果

3.3.1 膜质量分析

3.3.2 MPCVD沉积金刚石结果

3.3.3 热丝CVD沉积金刚石结果

3.3.4 CVD金刚石介电性能测试

3.4 本章小结

第四章金刚石夹持杆装管实验

4.1 引言

4.2 行波管慢波结构的选择和装配

4.3 慢波组件的导热实验

4.4 行波管部件装配实验方案选择

4.4.1 慢波结构的色散特性和比较

4.4.2 金刚石夹持杆集中衰减器的制备

4.4.3 慢波结构的输入输出匹配特性

4.4.4 整管装配工艺流程

4.4.5 整管初步热测结果

4.5 主要数据结果和讨论分析

4.6 本章小结

第五章 TWT色散特性研究及计算机模拟

5.1 TWT齿型翼片慢波色散理论研究

5.1.1 物理模型

5.1.2 区域划分

5.1.3 场分量表达式

5.2 金刚石TWT高频特性计算机模拟

5.2.1 模型的建立

5.2.2 色散、耦合阻抗特性计算

5.2.3 增益和效率数值计算

5.2.4 互作用粒子模拟

5.3 本章小结

第六章金刚石FEA冷阴极研究

6.1 引言

6.2 场致电子发射机理

6.3 金刚石FEA平板冷阴极

6.4 金刚石薄膜场致发射的机理

6.5 金刚石FEA发射体的制备

6.6 发射特性的测试与讨论

6.7 结果和讨论

第七章 MMCM金刚石基板热分析

7.1 引言

7.2 金刚石层对温度场的影响

7.2.1 建立有限元分析模型

7.2.2 温度场分布

7.2.3 中间金刚石层对温度场的影响

7.2.4 金刚石基板对温度场的影响

7.2.5 介质层材料纵向温度场仿真

7.3 MMCM金刚石基板热应力分析

7.3.1 二维有限元模型

7.3.2 三维有限元模型

7.4 本章小结

第八章结束语

致谢