一、L和S波段速调管相位延迟测量（论文文献综述）
王平[1]（2018）在《新型高功率微波脉冲压缩器的研究》文中研究说明脉冲压缩器是加速器领域和高功率微波领域非常重要的微波器件,可以通过缩短微波脉冲的长度来提高微波脉冲的功率水平。脉冲压缩器的研究已经有40多年的历史,如何减小设备的体积,如何提高功率增益和效率以及如何让脉冲波形满足加速器的需求,一直是脉冲压缩器的研究中所面临的挑战。论文从脉冲压缩器面临的诸多挑战出发开展脉冲压缩器的研究,包括新型脉冲压缩方法的研究,微波结构的设计和制造以及脉冲整形等内容。论文中脉冲压缩器的分析从时域和频域两个角度开展,时域分析从微波传输线理论出发,讨论脉冲压缩的物理过程;频域分析通过脉冲压缩器的微波网路得到脉冲压缩器的频率响应曲线,进而可以计算输入输出的波形。基于双极化模式耦合器的S波段球形脉冲压缩器的研究在这些理论基础上开展。该脉冲压缩器的重量仅50 kg,两个波导口之间的距离仅230 mm,最终输出脉宽为300 ns,峰值功率为566 MW。从2015年起,清华大学与欧洲核子研究组织开始合作开展脉冲压缩方面的研究,主要针对基于速调管紧凑直线对撞机的脉冲压缩器。研究过程中所设计的紧凑调幅腔链,可以让SLED脉冲压缩器输出带有纹波的平顶脉冲。方案中还拟采用基于双速调管的PM-AM调制技术,可以消除纹波。调幅腔链和PM-AM调制技术都通过对输入微波脉冲进行脉冲整形实现微波脉冲的平顶输出。PM-AM调制技术的可行性在清华大学双速调管高功率平台上得到验证,实验成功将SLED脉冲压缩器的输出微波脉冲调平。此外,在脉冲整形方面,高效脉冲压缩的概念也得到验证。实验通过脉冲调制器的上升沿对微波脉冲进行整形,经过整形后速调管输出的微波脉冲可以提高脉冲压缩器的效率。高功率增益两级脉冲压缩的研究在紧凑脉冲压缩器和调幅腔链脉冲压缩器的研究基础上开展,并为双速调管高功率平台设计了基于球形谐振腔的紧凑两级脉冲压缩器,其功率增益为20,输出脉宽为100 ns。论文中给出这种脉冲压缩器的分析和设计方法,并针对两级脉冲压缩器的方案设计和制造测试用腔体和微波器件,为未来清华大学双速调管高功率平台的升级奠定基础。
刘永芳[2]（2019）在《紧凑型高性能脉冲调制器的研究》文中研究表明高功率脉冲调制器是直线加速器微波功率源系统的重要组成部分。随着高梯度紧凑型X波段加速结构的发展,对高功率X波段速调管调制器提出了更高的要求。脉冲调制器的性能直接决定了速调管输出高功率微波的性能,从而进一步影响到直线加速器束流品质。对脉冲调制器来说,稳定性是其最重要的一个指标。脉冲调制器的稳定性对速调管输出微波幅度和相位都有影响,本文定量描述了脉冲调制器稳定度与速调管输出微波幅度及相位的关系,并进一步推导了脉冲调制器稳定度对束流能量稳定性的影响。针对上海软X射线自由电子激光装置10套脉冲调制器稳定性进行了测量,经过对测量结果进一步的分析提出了如下几个假设:1、对于一台特定的恒流谐振充电电源其对脉冲形成网络的充电台阶是固定的,更高的充电电压会得到更好的稳定性测量结果;2、闸流管的导通特性也会对稳定性造成影响。基于上述假设,分析了充电电源的原理,对充电电源原理的分析及仿真阐明了LC谐振参数与充电台阶的关系。并进一步给出了双回路LC谐振变换器充电措施提高稳定性的可行性和必要性。对于闸流管导通特性可以通过采用直流加热电源和采用与工频交流电同步的触发信号等措施来改善。本课题研制了适用于X波段50MW速调管的新一代油浸式高性能脉冲调制器。该调制器是世界首台适用于X波段50MW速调管的紧凑型油浸式脉冲调制器,填补了国内油浸式脉冲调制器研制的空白。脉冲成形是基于阻抗匹配情况下的集总参数脉冲形成网络放电实现的,文中给出了脉冲形成网络的详细设计方法。开关器件采用油冷闸流管CX1836。脉冲变压器作为脉冲调制器中的关键部件对脉冲波形有很大的影响,文中给出了X波段高功率脉冲变压器的详细设计并进一步分析了脉冲变压器相关参数对脉冲波形的影响,尤其是对脉冲前沿、脉冲顶降、顶部振铃等的影响。该脉冲调制器的设计指标为脉冲电压427kV,脉冲电流304A,顶宽不低于1.5μs,半高宽不高于3.5μs,脉冲底宽平坦度小于2%,重复频率50Hz。实验室进行了假负载条件下的测试。测试结果显示指标均达到了设计指标。
白现臣[3]（2012）在《高功率微波源注入S波段两腔大间隙速调管放大器的研究》文中进行了进一步梳理单个高功率微波源（HPM）输出功率的继续提高受到了腔内强场击穿等物理机制的限制。为进一步提高HPM系统的输出功率，研究人员提出了多个HPM源空间相干功率合成的方案，这要求多个HPM源必须是频率一致和相位锁定的。与高功率微波振荡器相比，高功率微波放大器如相对论速调管放大器具有频率、相位稳定的优点，因此成为了HPM空间相干功率合成的首选器件之一。但在向更高的频段发展时，大型的速调管放大器功率合成阵列的商用大功率种子源面临着输出功率不足的问题。鉴于此，本文提出了利用高功率微波源作为种子源，注入锁定多台速调管放大器进行功率合成的思路。作为该思路的初步验证工作，本文开展了利用一台S波段相对论返波振荡器（RBWO）作为种子源，驱动并锁定一台高注入功率、两腔、大间隙相对论速调管放大器（WKA）频率和相位的研究。论文的研究内容和主要结论如下：基于电路理论和粒子模拟程序，系统研究了金属膜片-回流杆结构对WKA谐振腔高频特性及WKA基本工作特性的影响。分析结果表明：WKA谐振腔的间隙宽度是相同工作频率常规RKA的2倍以上，能够承受更强的电场而不发生击穿，因而允许数十MW的高注入功率；在抑制WKA谐振腔空间电荷效应中起主导作用的是回流杆而非金属膜片，一旦加载了回流杆，只需要填充少量的金属膜片就能够把间隙附近的空间电势压力抑制到较低的水平；回流杆的尺寸对间隙电场分布特征和电子负载电导的影响较小，因此回流杆的加载并不会明显影响WKA的基本工作特性如束流调制和微波提取效果等。在物理分析方面，研究了高注入功率条件下大间隙速调管的微波注入和束流群聚特征。根据等效电路模型得到了谐振腔与电子束及外电路的阻抗匹配条件，为WKA输入腔的设计打下了理论基础；随着注入功率的增加，WKA的束流群聚过程由小信号线性区过渡到大信号非线性区，这分别和小信号的Webster去聚理论以及考虑到电子超越现象的Roe理论的预言结果基本一致；在高注入功率条件下出现的第二峰值电流与多重电子超越现象密切相关，利用电子多重超越效应可把WKA输入腔的群聚电流深度由第一峰值电流的饱和值80%继续提高到92%，从而获得更高的群聚束流功率。在粒子模拟方面，对RBWO种子源驱动的高注入功率、两腔WKA进行了优化设计和三维粒子模拟研究。采用优化结构模型，在二极管电压595kV、电流4.9kA、导引磁场约1.5T、净注入功率约36MW、工作频率3.6GHz时，束流群聚深度达92%，两腔WKA的输出功率约为1.05GW，功率效率超过36%。在此基础上，获得了两腔WKA输出功率对RBWO种子源的注入频率、净吸收功率以及二极管电压的依赖关系，研究了WKA对以上输入参数的容忍度。模拟结果指出：两腔WKA的输出频率被RBWO种子源的注入频率线性锁定；高注入功率条件下电子束调制的强烈非线性效应，显着提高了两腔WKA输出功率对高功率种子源RBWO注入功率变化的容忍度；由于省去了品质因数较高的中间腔，两腔WKA的3dB相对工作带宽达到了2.5%，在一定程度上提高了对RBWO种子源注入频率变化的容忍度。同时，分析了加速器二极管电压变化对RBWO-WKA系统锁相效果的影响。分析结果显示：在RBWO种子源初始相位、注入频率以及电子直流渡越效应等三种与二极管电压变化有关的因素中，RBWO种子源初始相位的变化对两腔WKA锁相效果的影响最为显着；然而无论如何，只要二极管电压的变化量足够小，就能利用RBWO种子源锁定两腔WKA的相位，这要求在实验中对加速器的主开关实施外部触发措施。在实验研究方面，详细阐述了RBWO-WKA实验系统的设计思想，以及关键设备的准备情况。利用电子束直流冲击法检验了两腔WKA的工作机制，结果说明在150ns的电脉宽下，所设计的两腔WKA工作在放大机制。研究了RBWO-WKA的基本工作特性：两腔WKA的输出频率被RBWO种子源的注入频率线性锁定；在注入功率约22.5MW，注入频率3.55GHz，二极管电压530kV，电流4.1kA，约束磁场1.6T时，两腔WKA的检波功率约229MW，半高宽70ns，功率效率10.9%，功率增益约10dB；结合粒子模拟结果，分析了两腔WKA实验功率和效率偏低的原因。同时，观察了加速器主开关的触发特性对RBWO-WKA系统锁相效果的影响。在主开关工作于电触发模式时，二极管电压稳定在530kV，工作频率稳定在3.55GHz左右，单炮次时RBWO注入信号和WKA输出信号的实时相位差稳定在±16°之内，多炮次时的相对相位差则锁定在±11°之内，保持锁相的时间超过40ns。理论计算结果表明，两个采用类似锁相技术的两腔WKA具有实现高效率相干功率合成的潜力。
李宗斌[4]（2018）在《紧凑型微波能量倍增器的研究》文中提出微波能量倍增器是一种可以将脉冲时间长、脉冲功率低的微波脉冲,“压缩”为脉冲时间短、峰值功率高的无源微波装置。鉴于能量倍增器造价低、效率高,其在高功率微波设备上受到了广泛的关注和应用。特别是在自由电子激光装置和直线对撞机上,由于自由电子激光装置和对撞机造价昂贵,人们更加追求在有限的建设规模下获得最好的光源和对撞性能。这种要求使得现如今的高功率自由电子激光装置和对撞机向着更紧凑化和更高效率的方向发展。上海软X射线自由电子激光装置（SXFEL）建设于上海光源园区内,受园区大小的限制,SXFEL需要在不到300 m的长度内将电子束团加速升能到840MeV,这对加速管的加速梯度提出了非常高的要求。然而目前的功率源水平无法满足加速管运行加速梯度的要求,因此必须使用能量倍增器来倍增加速管的输入功率。本论文详细论述了C波段球形能量倍增器的设计和研究工作。首先通过对各个能量倍增方案细致的调研,分析了各方案的优缺点,并确定了球形能量倍增器的参数和方案。在方案确定之后,先是对球形谐振腔的理论做了系统的阐述,并介绍了能量倍增器的工作参数,之后在理论的支持下,利用三维电磁场仿真软件,完成了C波段球形能量倍增器的微波设计和模拟。然后通过精密加工技术,完成了实验模型的加工,并对实验模型进行了各项微波参数的测量。由于设计的最终目的是能够在高功率水平的微波装置上运行,本论文还介绍了此台球形能量倍增器在低功率水平和高功率水平下的测试结果,同时也介绍了测试平台的搭建。在为SXFEL设计和研制C波段球形能量倍增器之外,本论文还介绍了为紧凑型直线对撞机CLIC设计的一台X波段的新型球形能量倍增器,该能量倍增器同样使用了球形的储能腔,但利用了BOC腔中“Whispering Gallery”模式的简并模来储能,可以使耦合器的场不会过于集中,降低结构“打火”的概率。另外,论文还介绍了几台为SXFEL设计的其他能量倍增器,包括X波段球形能量倍增器、X波段和S波段SLED等。除了能量倍增器的设计之外,本论文还介绍了几种新的微波结构的设计,如可调功分器和移相器等。这些设计采用了新型的极化器工作方式,减小了装置体积,丰富了微波结构的种类,并进一步拓宽了微波结构的应用场景。
赵凌荣[5]（2019）在《亚十飞秒兆电子伏超快电子衍射关键技术研究》文中认为兆电子伏超快电子衍射（MeV Ultrafast Electron Diffraction,MeV UED）是一种探测物质被激发到非平衡态时发生的原子尺度超快结构动力学的研究工具。MeV UED系统通过光阴极微波电子枪将电子束迅速加速到接近光速来降低空间电荷力效应,也因此可以维持电子束较小的发射度和脉宽。相比上一代空间电荷力效应更严重的千电子伏超快电子衍射（keV UED）系统,MeV UED已经将时间分辨率从亚ps提高到了约100 fs,并产生了许多重要研究成果。然而,大量重要的科学问题（如石墨中的相干声子震荡,分子内的质子传输和小分子气体中的化学键震动和结构变化等）发生在10-100 fs的时间尺度,因此需要更高时间分辨率的研究工具;而单纯利用光阴极微波电子枪还无法将MeV UED的时间分辨率提高至10-100 fs的水平。本论文介绍了我们为提高MeV UED的时间分辨率至10 fs量级而进行的相关工作,主要内容总结如下:根据基本系统布局和核心元件参数,我们分析了当前系统最优的分辨率大约为100 fs。为了提高时间分辨率,我们设计并研制了一套C波段微波聚束系统和脉宽测量系统。微波聚束腔对电子束实现完全压缩时,测得电子束的平均脉宽为6 fs（rms）;但是压缩后电子束的中心能量抖动增大了4倍。通过理论分析得出该抖动来源于聚束腔的相位抖动,并且会增加电子束的飞行时间抖动。这个模式下时间分辨率的进一步提升需要对电子束的飞行时间抖动进行测量并校正。上述需求下,我们搭建了基于铌酸锂的强场太赫兹源,设计并实现了以下三种飞行时间测量的方法。1.太赫兹亚波长狭缝偏转法:强场太赫兹源结合谐振式场增强狭缝对太赫兹电场形成局部增强,对电子束形成了最大5.1μrad/fs的偏转梯度并获得了约1.5 fs的飞行时间确定精度。2.介质管太赫兹示波器法:针对狭缝的偏转是线性偏转,其近似线性的测量时间窗口大约只有四分之一太赫兹周期左右的不足,为实现有效测量窗口的提升,我们设计并实现了在表面有金属镀层的介质管中注入圆周偏振的太赫兹对电子束产生螺旋型偏转,实现了约1.5倍太赫兹周期的线性时间测量窗口,并获得了约3 fs的电子束飞行时间确定精度。介质管内径约为1 mm,相比于亚波长狭缝,也避免了电荷量的损失。口径和动态范围的同步提升明显改善了太赫兹偏转的性能。3.能量抖动测量法:相比于上述两种介入式的飞行时间测量方法,我们也实现了基于电子束能量测量的非介入式测量方法,通过太赫兹偏转验证了这个方法的准确性,估计了其矫正精度约24 fs。微波聚束腔压缩获得的6 fs脉宽超短电子束结合精度达到1.5 fs的飞行时间抖动测量技术,使得10 fs时间分辨率的MeV UED研究成为了可能。根据微波聚束腔压缩的实验结果,我们总结出研究更低飞行时间抖动的超短相对论电子束产生方法的必要性。我们据此进行了三种先进方法的研究:1.太赫兹尾场压缩:在介质尾场压缩实验中,我们获得了与微波聚束腔法同样的速度压缩效果,压缩后的电子束脉宽约7 fs（rms）。由于产生驱动电子束和被压缩电子束的紫外激光同源,因此实验测得这个方法不引入额外的飞行时间抖动。2.太赫兹切片:我们利用太赫兹偏转将原本分布宽度约158 fs（rms）的长电子束在横向踢开。下游的一个狭缝对踢开后的电子束进行切片,截取出了脉冲中约24 fs（rms）的部分。实验中测得切片法后电子束中心能量抖动降低,也因此可获得更低的飞行时间抖动。3.太赫兹偏转腔偏心注入法:太赫兹在介质管偏转腔中激发的偏转模式在偏心处可以提供有效的纵向压缩场。我们通过偏心注入,成功实现了利用与外激光同步的压缩场进行脉宽压缩,该方法可以同时降低电子束的脉宽和飞行时间抖动。实验中测得压缩前后电子束的脉宽和时间抖动分别从130 fs（rms）和97fs（rms）降低到了28 fs（rms）和36 fs（rms）。本论文还介绍了晶体衍射的基本原理和兆电子伏超快电子衍射的基本实验方法。以单晶金薄膜为测试样品,我们实现了该样品在受到飞秒激光泵浦之后的超快结构动力学过程测量。我们还实验验证了一套同时具有更高时间分辨和单发探测能力的实验方法。实验中,我们将电子束的电荷量提高到可以获得足够信噪比的单发衍射斑,并利用微波聚束腔将其压缩到了约13 fs（rms）,再通过测量衍射斑零级的中心能量来反推由于微波聚束腔相位抖动引起的飞行时间抖动。我们测得了单晶Bi薄膜在激光泵浦下的纵向声子模引起的特定衍射斑的强度衰减曲线,并将这个过程的时间常数确定到小于210 fs,相比不进行飞行时间矫正获得的时间常数397 fs,系统的单发时间分辨能力得到了大幅提升。
袁欢[6]（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》文中进行了进一步梳理高功率微波（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波段三腔强流环形电子束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,从三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、器件三者的同轴一致性;（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。
鲁人[7]（1967）在《L和S波段速调管相位延迟测量》文中指出用信号抵消法测量了L和S波段中功率速调管相们延迟。测量了这些波段的三腔速调管放大器的相对相位延迟与工作频率,工作电压及前向波输入功率的关系。L波段测量是在脉冲状态下进行的,而S波段测量则是在连续波状态下进行的。在小信号状态、接近频带的中心、第一腔和第三腔同步调谐而中间腔频率上偏谐等条件下,测量了随工作频率和工作电压而变化的相对相位延迟。这些结果与一般的空间电荷波理论和谐振腔理论所预断的很一致。在三个工作电压值和分布于通频带的三个工作频率下,测量了随前向波输入功率而变化的相对相位延迟。相位延迟近似地随输入功率的对数变化。当功率从小信号功率变化到饱和值时,S波段速调管随前向波输入功率所增加的相位延迟,为L波段速调管的三倍。这个结果可以解释为S波段速调管导流系数较高的缘故。L波段速调管给出了25度的相位延迟最大值,而S波段速调管给出了75度的最大值。根据已知的外部电长度和信号抵消测量,近似地求出了通过管子的相位延迟的绝对值,而这些值与小信号状态下的理论所推断出的结果一致。
熊正锋[8]（2016）在《基于大功率速调管产生高功率微波技术研究》文中研究说明本论文主要研究了基于大功率速调管功率合成和脉冲压缩的高功率微波产生技术。与常用的振荡器型高功率微波系统相比,基于大功率速调管的高功率微波系统可以以较高的重复频率长时间稳定运行,具有能量效率高、输出脉冲宽及频率、功率、相位稳定利于功率合成等优点。这种高功率微波系统除可用于大型射频粒子加速器外,还可以用作高功率雷达发射机、强电磁辐射环境发生器以及微波定向能武器。论文选用大功率速调管和SLED脉冲压缩装置来产生高功率微波。首先,在分析谐振腔储能过程的瞬态特性和无源SLED脉冲压缩理论基础上,研究了谐振腔品质因子、耦合度以及倒相时刻、倒相速度等因素对SLED脉冲压缩装置峰值功率增益、能量效率的影响。针对在无源SLED脉冲压缩系统中高峰值功率增益和高能量效率无法兼顾的问题,提出了一种在储能阶段高耦合度、提取阶段低耦合度的有源SLED脉冲压缩方法。其次,在S波段设计搭建了一套基于大功率速调管功率合成和脉冲压缩的高功率微波系统。使用一台感应叠加型全固态调制器同时驱动两只速调管,经功率合成和脉冲压缩后,输出峰值功率可达212.9 MW、脉冲宽度约400 ns、重复频率25 Hz。速调管功率合成效率约97.7%,SLED脉冲压缩系统峰值功率增益约4.7倍,整套高功率微波系统的能量效率约9.8%。通过实验定量研究了倒相时刻、倒相速度对SLED脉冲压缩装置峰值功率、能量效率等性能的影响。最后,对论文提出的有源SLED脉冲压缩方法进行了实验验证。首次将带引燃极的气体放电开关管应用到有源SLED脉冲压缩技术中,设计了一种由波导H-T、气体放电开关管以及短路活塞组成的耦合度调节模块。利用大功率环形器替代SLED脉冲压缩装置中的3 d B耦合器,搭建了一套单谐振腔的有源SLED脉冲压缩实验系统。在倒相同时将谐振腔的耦合度由20降低到5左右时,获得了约6.5倍的峰值功率增益,同时提高了系统能量效率。与传统微波学科相融合是高功率微波技术的发展方向之一,本论文将粒子加速器射频功率源相关技术推广应用到高功率微波技术领域,对高功率微波技术的发展具有一定参考价值。
张泽海[9]（2012）在《改进型S波段相对论速调管放大器及其锁相特性研究》文中提出相对论速调管放大器（Relativistic Klystron Amplifier， RKA）具有高输出功率、高增益及频率相位可控等特性，是目前高功率微波相干功率合成研究领域中的热点器件之一。针对目前RKA研究中存在的相关问题，本文提出了具有双耦合孔输入腔、轴对称耦合孔输出腔及涂覆吸波材料漂移管的改进型S波段RKA，并对其匹配注入、输入腔和输出腔设计、杂模抑制及相位锁定等问题进行了系统深入的研究。论文的主要研究内容及结果如下：采用数值方法求解了RKA漂移管中薄环形强流电子束的动能因子。在此基础上，利用强流相对论条件下的小信号空间电荷波理论，求解得到了电子束特性对RKA群聚距离的影响规律。采用等效电路和粒子模拟相结合的方法，得到了满足匹配注入条件的输入腔电子束加载谐振频率及电子束加载品质因数；采用2.5维粒子模拟和3维粒子模拟均实现了输入腔匹配注入，为输入腔的设计奠定了基础。提出了双耦合孔输入腔。该腔耦合孔对称分布、耦合孔较小，有利于腔内场均匀分布。采用群时延法对该腔进行了冷腔分析和设计，得到了满足匹配注入条件时该输入腔的结构尺寸。对该腔进行了加工和冷测，测试结果与模拟结果符合得较好。随后的实验表明，按照设计尺寸加工的双耦合孔输入腔可以实现对注入微波的匹配吸收。提出了轴对称耦合孔输出腔。该腔具有轴对称的环形耦合孔，且耦合结构与支撑结构完全分离，外观品质因数低，不易激励杂模。采用高频场软件对该腔进行了冷腔分析和初步设计。利用三维粒子模拟优化了该腔的结构尺寸，采用与实际导引磁场分布一致的参数设置，得到了输出微波功率效率为25%的模拟结果。实验中采用该腔获得了功率约700MW、功率效率大于20%的高功率微波输出。提出了在漂移管内壁涂覆吸波材料的杂模抑制方法。采用三维粒子模拟对其进行了研究。结果表明，杂模振荡与输入腔引入的非轴对称性结构及中间腔的高阶杂模有关，其在漂移管中表现为TE11模；当漂移管内壁涂覆吸收率为30%的吸波材料时，即可抑制杂模的振荡，且不影响主模的正常工作。实验研究了吸收率为50%的涂覆吸波材料的漂移管杂模抑制效果。结果表明，在二极管电压小于500kV的范围内，采用该漂移管几乎可以完全抑制杂模。对S波段三腔RKA结构进行了系统深入的粒子模拟研究。采用2.5维粒子模拟，依次研究了输入腔、中间腔及输出腔参数对RKA工作特性的影响，给出了简化为二维的RKA系统设计方法。提出并研究了导引磁场控制电子束收集的方法，利用该方法可大幅提高RKA束波功率转换效率：经过优化，在二极管电压510kV、电流6.7kA、注入微波功率500kW、导引磁场1.5T的条件下，得到了输出微波功率1.15GW、功率效率33%、增益33.6dB的模拟结果。采用三维粒子模拟，研究得到了改进型输出腔结构参数及RKA腔间距离对输出微波功率稳定性的影响。在分段导引磁场1.3T、二极管电压500kV、束流7.4kA、注入微波功率600kW的条件下，得到了输出微波功率930MW、功率效率25%、增益32dB的模拟结果。此外，采用粒子模拟研究了加速器电压波形特征、RKA结构参数及导引磁场强度等因素对RKA锁相特性的影响，评估了影响RKA锁相特性的因素，为基于RKA的功率合成相位控制提供了参考。开展了该改进型S波段RKA的实验研究。采用大功率磁控管作为种子源，在Torch-01加速器平台上得到的典型实验结果为：当二极管电压488kV、电流5.8kA、电压脉宽50ns时，在注入微波功率720kW、频率2.84GHz的条件下，RKA辐射微波功率约300MW、频率2.84GHz，功率效率约10%、增益约26dB、脉宽约50ns，辐射微波模式为TM01模，几乎无杂模振荡，在微波脉冲前10ns内实现了锁相，锁相稳定时间大于30ns，锁定时间内相位差抖动小于±7°。当二极管电压505kV、电流6.5kA、电压脉宽50ns时，在注入微波参数不变的条件下，辐射微波功率达到700MW，主频2.84GHz，功率效率约22%，增益约30dB，脉宽约30ns，辐射主模式为TM01模，存在杂模振荡现象。分析指出了实验中杂模未被完全抑制的可能原因及其抑制措施。
丁洪利[10]（2016）在《固态射频功率源的研究与设计》文中认为固态射频功率源比起真空管器件拥有较低的工作电压,使用寿命长,易于维护等优点。固态射频功率源代替真空管器件为大型加速器等设备提供功率是未来功率源的发展方向。上海软X射线自由电子激光装置作为第四代光源的代表,具有峰值亮度比同步辐射光源高109的优点。为科学研究提供了前所未有的探测能力。自由电子激光装置是利用高相对论品质的电子束作为其工媒质,然后在波荡器的周期性变化磁场中以受激辐射方式放大电磁辐射的一种新型光源。自由电子激光装置功率源的幅度和相位稳定,对其获得高亮度,短脉冲,相干性好的激光有着重要的作用。本文详细介绍了一台用于上海软X射线自由电子激光装置的S波段固态射频功率源的设计和制造过程,以及固态功率源完整的性能测试实验结果。这个固态射频功率源的工作频率在2856MHz,使用三级放大,四路合成的放大方式。在一分贝压缩点处,功率增益大于59dB。固态功率源中集成了一个射频开关模块,可以将行波输入变成脉冲波,并且脉冲宽度可调。。本文的创新点在于将固态功率放大器相位抖动的RMS值降低到0.015°以下。这是世界上第一台相位稳定性可以达到这个量级的S波段固态功率源。除此之外,功率放大器的输出脉冲前后沿抖动小于5ns,脉冲平顶的RMS值小于0.2%。这些性能都属于世界领先水平。本文分析了固态功率放大器在设计过程中产生相位抖动的原因。使用模块化设计的方法设计固态功率源。通过软件仿真模拟设计的固态功率放大器模块,使其可以达到要求的输出功率。在此基础上,使用消除寄生参数,降低电磁耦合噪声的影响等方法实现功率放大器模块低相位抖动功率输出的结果。同时,使用电源保护电路,光耦元件等方法降低其他模块对相位抖动的影响。从而得到需要的结果。固态功率源设计完成之后,对其进行了完整的参数测试实验。使用频谱仪测试了功率放大器的频谱曲线,使用功率计测量了功率源的输出功率。并使用上海应用物理研究所自行研发的低电平系统测试了固态功率源的相位抖动以及脉冲平顶。均达到了设计指标。本文还介绍了一个台工作在250MHz的高线性固态功率放大器模块的设计过程。该放大器模块将用于组成输出功率为100kW的固态功率源为能量回收型直线加速器提供功率。放大器模块使用传输线匹配和集总元件匹配相结合的方式进行设计。设计过程利用ADS软件进行仿真和优化,达到需要的设计指标。在输入阻抗匹配设计中,使用了紧凑化结构,缩小电路尺寸。在输出阻抗匹配电路的设计中,使用了可以有效抑制高次谐波,提高放大器的性能的滤波器匹配结构。仿真结果得出,该放大器具有结构紧凑,高次谐波抑制性好,输出功率大等优点。本文的最后,介绍了一个X波段功率放大器设计过程,介绍了X波段固态功率放大器的设计难点。分析了金线键合对放大器的影响。并提出了使用金线补偿电路的方法,消除金线键合对放大器匹配电路的影响。
二、L和S波段速调管相位延迟测量（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、L和S波段速调管相位延迟测量（论文提纲范文）
（1）新型高功率微波脉冲压缩器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 脉冲压缩器简介 |
| 1.2 脉冲压缩器的研究现状及应用 |
| 1.2.1 SLED脉冲压缩器 |
| 1.2.2 BOC脉冲压缩器 |
| 1.2.3 SLED-Ⅱ脉冲压缩器 |
| 1.2.4 球形脉冲压缩器 |
| 1.2.5 有源脉冲压缩器 |
| 1.2.6 现有脉冲压缩器面临的挑战 |
| 1.3 论文工作的主要内容以及创新点 |
| 1.3.1 论文主要工作 |
| 1.3.2 论文的创新点 |
| 第2章 微波脉冲压缩器的原理和研究方法 |
| 2.1 微波脉冲压缩器的时域模型 |
| 2.1.1 无源脉冲压缩器的基本原理 |
| 2.1.2 脉冲压缩器的物理量 |
| 2.2 微波脉冲压缩器的频域模型 |
| 2.2.1 脉冲压缩器的频域分析 |
| 2.2.2 各类脉冲压缩器的频率响应曲线 |
| 2.3 脉冲压缩器的优化方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 紧凑脉冲压缩器的研究 |
| 3.1 双极化模式耦合器的设计 |
| 3.1.1 SLAC型双极化模式耦合器 |
| 3.1.2 蝴蝶型双极化模式耦合器 |
| 3.2 具有极化模式谐振腔的研究 |
| 3.2.1 球形谐振腔 |
| 3.2.2 圆柱谐振腔 |
| 3.3 球形脉冲压缩器的研究 |
| 3.3.1 脉冲压缩器的物理设计 |
| 3.3.2 球形脉冲压缩器的RF设计 |
| 3.3.3 球形脉冲压缩器的工程设计与加工 |
| 3.3.4 球形脉冲压缩器的微波测量 |
| 3.3.5 球形脉冲压缩器的调谐 |
| 3.3.6 球形脉冲压缩器的高功率测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 脉冲压缩器中脉冲整形的研究 |
| 4.1 调幅腔链脉冲压缩器的研究 |
| 4.1.1 基于速调管的CLIC |
| 4.1.2 X波段调幅腔链的设计 |
| 4.1.3 冷测用单极化模式耦合器 |
| 4.1.4 调幅腔链的微波测量 |
| 4.1.5 小结 |
| 4.2 PM-AM调制技术的实验研究 |
| 4.2.1 PM-AM调制技术简介 |
| 4.2.2 PM-AM调制技术在调幅腔链脉冲压缩器上的应用 |
| 4.2.3 PM-AM调制技术的实验研究 |
| 4.2.4 小结 |
| 4.3 高效脉冲压缩的实验研究 |
| 4.3.1 高效脉冲压缩原理 |
| 4.3.2 高效率脉冲压缩实验研究 |
| 4.3.3 小结 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 高功率增益两级脉冲压缩的研究 |
| 5.1 两级脉冲压缩原理 |
| 5.1.1 基于SLED-II的两级脉冲压缩 |
| 5.1.2 基于谐振腔的两级脉冲压缩 |
| 5.2 两级脉冲压缩器的RF设计 |
| 5.3 两级脉冲压缩器的工程设计 |
| 5.4 部分微波器件的微波测量 |
| 5.5 高功率实验平台的设计 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）紧凑型高性能脉冲调制器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 电子直线加速器微波功率源系统 |
| 1.3 脉冲调制器技术概述 |
| 1.3.1 脉冲功率技术与脉冲调制器 |
| 1.3.2 脉冲调制器的基本参数 |
| 1.3.3 脉冲调制器的分类及其基本电路原理 |
| 1.3.4 脉冲调制器的应用 |
| 1.4 加速器领域脉冲调制器的发展现状 |
| 1.5 本文主要研究内容及创新之处 |
| 1.5.1 论文的主要研究内容 |
| 1.5.2 论文的创新点 |
| 第2章 脉冲调制器稳定性对微波及束流品质影响研究 |
| 2.1 速调管工作原理及重要参数 |
| 2.1.1 速调管工作原理 |
| 2.1.2 速调管的几个重要参数介绍 |
| 2.2 脉冲调制器稳定性对速调管输出微波幅度的影响 |
| 2.3 脉冲调制器稳定性对速调管输出高功率微波相位的影响 |
| 2.4 稳定性引起束流能量的变化 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 脉冲调制器性能提高研究 |
| 3.1 SXFEL脉冲调制器稳定性测量系统 |
| 3.2 SXFEL脉冲调制器稳定性测试结果及分析 |
| 3.3 充电电源对稳定性的影响 |
| 3.3.1 CCPS原理简介 |
| 3.3.2 CCPS恒流充电的条件 |
| 3.3.3 CCPS改进措施之充电回路的改进 |
| 3.3.4 CCPS改进措施之充电电源控制系统 |
| 3.4 闸流管的影响 |
| 3.4.1 闸流管的触发抖动对脉冲调制器稳定性的影响。 |
| 3.4.2 闸流管的导通管压降对脉冲调制器稳定性的影响。 |
| 3.5 EMI的影响 |
| 3.6 220V稳压电源的影响 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 X波段高功率油浸式脉冲调制器的研制 |
| 4.1 设计概述 |
| 4.2 传输线原理及脉冲形成网络设计 |
| 4.2.1 波在传输线上的传播方式 |
| 4.2.2 传输线的特征阻抗 |
| 4.2.3 传输线的反射系数 |
| 4.2.4 传输线上场的传输速度 |
| 4.2.5 脉冲形成网络的设计方案 |
| 4.3 闸流管的选择 |
| 4.3.1 氢闸流管简介 |
| 4.3.2 氢闸流管的工作原理 |
| 4.3.3 氢闸流管的主要特性 |
| 4.3.4 氢闸流管CX1836 |
| 4.4 脉冲变压器的设计与分析 |
| 4.4.1 脉冲变压器主要设计参数 |
| 4.4.2 脉冲变压器对输出波形的影响。 |
| 4.5 油浸式脉冲调制器中的保护电路设计 |
| 4.5.1 电源保护电路 |
| 4.5.2 EOLC保护电路 |
| 4.5.3 RC阻尼电路 |
| 4.5.4 Tail Clipper保护电路 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 油浸式脉冲调制器结构及测试 |
| 5.1 油浸式脉冲调制器结构设计 |
| 5.2 油浸式脉冲调制器波形参数测试 |
| 5.3 油浸式脉冲调制器波形调整 |
| 5.4 油浸式脉冲调制器稳定性及时间抖动 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
| 致谢 |
（3）高功率微波源注入S波段两腔大间隙速调管放大器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 高功率微波源及其相干功率合成 |
| 1.1.1 高功率微波研究现状 |
| 1.1.2 高功率微波相干功率合成 |
| 1.2 相对论速调管放大器的发展概况 |
| 1.3 高功率微波源注入的两腔大间隙速调管放大器 |
| 1.3.1 研究思路的提出背景 |
| 1.3.2 向更高频段发展的初步设想 |
| 1.4 论文的主要研究内容和结构安排 |
| 第二章 感性加载大间隙谐振腔的高频特性 |
| 2.1 大间隙谐振腔的基本特性 |
| 2.2 金属膜片-回流杆对谐振腔高频特性的影响 |
| 2.2.1 对空间电荷效应的影响 |
| 2.2.2 对谐振频率和固有品质因数的影响 |
| 2.3 金属膜片-回流杆对 WKA 基本工作特性的影响 |
| 2.3.1 回流杆尺寸对间隙电场分布的影响 |
| 2.3.2 回流杆尺寸对电子负载电导的影响 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 高注入功率时的束流群聚特征 |
| 3.1 基本模型和物理图像 |
| 3.2 调制信号的注入和吸收 |
| 3.3 调制电子束的群聚理论 |
| 3.3.1 运动学理论 |
| 3.3.2 Webster 去聚理论 |
| 3.4 高注入功率时的束流群聚特征 |
| 3.4.1 调制束流的群聚特征分析 |
| 3.4.2 第二峰值电流的定性分析 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 高注入功率两腔 WKA 的三维设计和模拟 |
| 4.1 高注入功率两腔 WKA 的设计思想 |
| 4.2 两腔 WKA 输入腔的设计和模拟 |
| 4.2.1 输入腔基本参数的确定 |
| 4.2.2 矩形注入扁波导的设计 |
| 4.2.3 输入腔的 3 维粒子模拟 |
| 4.3 两腔 WKA 输出腔的设计和模拟 |
| 4.3.1 膜片-回流杆结构 |
| 4.3.2 同轴提取波导及其支撑杆 |
| 4.3.3 电子束收集极 |
| 4.4 两腔 WKA 整管三维粒子模拟 |
| 4.4.1 微波提取效果 |
| 4.4.2 输出功率与输入参数的关系 |
| 4.4.3 相位锁定与注入参数的关系 |
| 4.5 RBWO 提取波导和过渡波导的设计 |
| 4.5.1 RBWO 提取波导 |
| 4.5.2 单边渐变过渡波导 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 高注入功率两腔 WKA 的实验研究 |
| 5.1 两腔 WKA 的加工和测试 |
| 5.1.1 两腔 WKA 的工程设计 |
| 5.1.2 谐振频率的测量 |
| 5.2 实验设计及准备 |
| 5.2.1 双脉冲加速器 |
| 5.2.2 双二极管负载 |
| 5.2.3 RBWO 高功率种子源 |
| 5.2.4 两腔 WKA 的约束磁场 |
| 5.2.5 延时触发控制系统 |
| 5.3 微波测量和辐射模式分析 |
| 5.3.1 测量布局及测量方法 |
| 5.3.2 测量系统标定 |
| 5.3.3 微波辐射模式分析 |
| 5.4 实验结果及分析 |
| 5.4.1 两腔 WKA 的电压和电流 |
| 5.4.2 两腔 WKA 工作机制检验 |
| 5.4.3 RBWO 种子源的高频振荡 |
| 5.4.4 电压稳定性对锁相效果的影响 |
| 5.4.5 两腔 WKA 的微波功率和脉宽 |
| 5.4.6 RBWO-WKA 的锁频和锁相效果 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 主要工作和结果 |
| 6.2 主要创新工作 |
| 6.3 今后工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（4）紧凑型微波能量倍增器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 微波能量倍增器的应用背景 |
| 1.1.1 自由电子激光装置 |
| 1.1.2 高能粒子对撞机装置 |
| 1.1.3 其他应用 |
| 1.2 微波能量倍增器的种类和对比 |
| 1.2.1 SLED |
| 1.2.2 BPC |
| 1.2.3 SLED-Ⅱ |
| 1.2.4 DLDS |
| 1.2.5 耦合腔链式SLED |
| 1.2.6 VPM |
| 1.2.7 紧凑型球形能量倍增器 |
| 1.2.8 各类型能量倍增方案对比 |
| 1.3 论文工作的主要内容及创新点 |
| 第2章 能量倍增器基本原理 |
| 2.1 谐振腔理论 |
| 2.1.1 圆柱谐振腔 |
| 2.1.1.1 圆波导中的场 |
| 2.1.1.2 圆柱谐振腔中的场 |
| 2.1.2 球形谐振腔 |
| 2.2 能量倍增器的相关参数 |
| 2.2.1 谐振频率 |
| 2.2.1.1 圆柱谐振腔 |
| 2.2.1.2 球形谐振腔 |
| 2.2.2 品质因数 |
| 2.2.2.1 固有品质因数 |
| 2.2.2.2 有载品质因数 |
| 2.2.3 耦合度 |
| 2.2.4 能量倍增因子 |
| 2.2.5 其他参数 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 C波段球形能量倍增器的微波设计 |
| 3.1 C波段球形能量倍增器的参数需求分析 |
| 3.2 C波段球形能量倍增器谐振腔的微波设计 |
| 3.3 C波段球形能量倍增器耦合器的微波设计 |
| 3.4 C波段球形能量倍增器的整体模拟 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 C波段球形能量倍增器的加工和测试 |
| 4.1 C波段球形能量倍增器的加工和焊接 |
| 4.1.1 C波段球形能量倍增器的加工 |
| 4.1.2 C波段球形能量倍增器的焊接 |
| 4.2 C波段球形能量倍增器的微波测量 |
| 4.2.1 耦合器的测量 |
| 4.2.2 谐振腔调谐及整台能量倍增器的测量 |
| 4.3 C波段球形能量倍增器的低功率测试 |
| 4.4 C波段球形能量倍增器的高功率实验 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 采用简并Whispering Gallery模式的球形能量倍增器 |
| 5.1 设计需求 |
| 5.2 BOC理论 |
| 5.3 计算、分析和RF设计 |
| 5.3.1 TM_(24,1,1)储能模式的分析 |
| 5.3.2 TM_(14,1,11)储能模式的分析 |
| 5.3.3 TM_(9,1,16)储能模式的分析 |
| 5.3.4 耦合器的设计 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 SXFEL能量倍增器的设计和实现 |
| 6.1 X波段球形能量倍增器 |
| 6.1.1 X波段球形能量倍增器的设计需求 |
| 6.1.2 X波段球形能量倍增器的微波设计 |
| 6.1.2.1 谐振腔的设计 |
| 6.1.2.2 耦合器的设计 |
| 6.1.2.3 X波段球形能量倍增器的整体设计 |
| 6.1.3 X波段球形能量倍增器的加工 |
| 6.1.4 X波段球形能量倍增器的测试 |
| 6.1.4.1 微波测试 |
| 6.1.4.2 低功率测试 |
| 6.1.4.3 高功率测试 |
| 6.2 X波段SLED型能量倍增器 |
| 6.2.1 波型图及物理设计 |
| 6.2.2 谐振腔的微波设计 |
| 6.2.3 3dB耦合器的微波设计 |
| 6.2.4 X波段SLED整体微波设计 |
| 6.2.5 X波段SLED的加工和测试 |
| 6.3 S波段SLED型能量倍增器 |
| 6.3.1 波型图及物理设计 |
| 6.3.2 谐振腔的微波设计 |
| 6.3.3 3dB耦合器的微波设计 |
| 6.3.4 S波段SLED整体微波设计 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 SXFEL关键波导元件设计和实现 |
| 7.1 可调功率分配器 |
| 7.1.1 X波段基于3dB耦合器的可调功分器 |
| 7.1.2 X波段新型紧凑型可调功分器 |
| 7.1.3 C波段新型紧凑型可调功分器 |
| 7.2 移相器 |
| 7.2.1 X波段新型移相器 |
| 7.2.2 C波段新型移相器 |
| 7.3 本章小结 |
| 第8章 总结和展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| F.1 波动方程 |
| F.2 反射法测量谐振腔的Q值 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
| 基本信息 |
| 研究方向 |
| 教育情况 |
| 研究生期间获奖情况 |
| 研究生期间职务 |
| 研究生期间参加的会议、专业培训及交流 |
| 研究生期间发表的第一作者学术论文 |
| 参与的研究项目 |
（5）亚十飞秒兆电子伏超快电子衍射关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 时空分辨探测技术 |
| 1.1.1 X射线和电子的发现 |
| 1.1.2 飞秒激光与超快时空探测工具的发展 |
| 1.1.3 ke V UED的发展及其时间分辨率优化 |
| 1.2 兆伏特超快电子衍射 |
| 1.2.1 兆伏特超快电子衍射的提出和验证 |
| 1.2.2 兆伏特超快电子衍射的发展和应用 |
| 1.3 兆伏特超快电子衍射的分辨率优化 |
| 1.3.1 相对论电子的束流压缩 |
| 1.4 本论文开展的主要工作 |
| 1.4.1 主要内容 |
| 1.4.2 主要创新点和意义 |
| 第二章 兆伏特超快电子衍射系统 |
| 2.1 核心子系统 |
| 2.1.1 飞秒激光系统 |
| 2.1.2 光阴极微波电子枪 |
| 2.1.3 高稳定度微波源 |
| 2.2 支撑子系统 |
| 2.2.1 多功能样品室 |
| 2.2.2 电子探测系统 |
| 2.2.3 电子能量测量系统 |
| 2.3 兆伏特超快电子衍射系统的时间分辨率分析 |
| 2.3.1 时间分辨率的定义 |
| 2.3.2 影响时间分辨率的因素 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 微波聚束腔压缩产生亚十飞秒电子束的研究 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 速度压缩原理与数值模拟 |
| 3.2.1 速度压缩基本原理 |
| 3.2.2 C波段微波聚束腔的设计加工与测试 |
| 3.3 亚十飞秒电子束的获得与测量 |
| 3.3.1 C波段偏转腔 |
| 3.3.2 同源C波段聚束腔和偏转腔系统 |
| 3.3.3 亚十飞秒电子束的产生与测量结果 |
| 3.4 微波聚束腔引起的飞行时间抖动加剧 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 兆电子伏电子束的飞行时间测量方法研究 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 基于铌酸锂的单周期强场太赫兹源研究 |
| 4.2.1 基于铌酸锂的太赫兹源的基本原理 |
| 4.2.2 太赫兹源光学系统设计与测试 |
| 4.3 基于亚波长狭缝的太赫兹条纹相机 |
| 4.3.1 太赫兹场在亚波长结构中的场增强 |
| 4.3.2 亚波长狭缝的太赫兹条纹相机对电子束的偏转 |
| 4.3.3 亚十飞秒兆电子伏电子束的到达时间测量 |
| 4.4 基于介质管的太赫兹示波器 |
| 4.4.1 太赫兹介质波导偏转腔 |
| 4.4.2 太赫兹示波器的设计 |
| 4.4.3 太赫兹示波器的应用 |
| 4.5 基于电子能量的飞行时间测量 |
| 4.5.1 基于能量的时间矫正原理 |
| 4.5.2 基于能量的时间矫正的实验结果 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 低飞行时间抖动超短兆伏特电子束产生方法的探索 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 尾场太赫兹压缩 |
| 5.2.1 介质管中束流驱动的太赫兹尾场 |
| 5.2.2 尾场太赫兹的速度压缩实验设计 |
| 5.2.3 束流驱动的尾场太赫兹测量 |
| 5.2.4 束流驱动的尾场速度压缩结果 |
| 5.2.5 尾场压缩和微波压缩的时间抖动对比 |
| 5.3 太赫兹电子束切片 |
| 5.3.1 太赫兹电子束切片原理 |
| 5.3.2 太赫兹电子束切片的原理验证实验 |
| 5.3.3 太赫兹切片后的脉宽 |
| 5.3.4 太赫兹切片后的能量抖动 |
| 5.4 外注入太赫兹速度压缩 |
| 5.4.1 太赫兹介质偏转腔中的纵向电场 |
| 5.4.2 太赫兹介质管速度压缩实验设计和加速分量测量 |
| 5.4.3 太赫兹介质偏转腔法速度压缩的验证和优化 |
| 5.4.4 太赫兹介质偏转腔法速度压缩的最短脉宽和飞行时间抖动测量 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 兆伏特超快电子衍射的实验研究 |
| 6.1 电子衍射基本理论 |
| 6.1.1 电子的波动性 |
| 6.1.2 晶体衍射理论 |
| 6.2 兆伏特超快电子衍射的基本实验方法介绍 |
| 6.2.1 样品制备 |
| 6.2.2 超高时间分辨Me V UED实验 |
| 6.2.3 标准样品:单晶金薄膜的结构动力学实验结果 |
| 6.3 飞行时间矫正的原理验证实验 |
| 6.3.1 实验方法 |
| 6.3.2 飞行时间矫正方法的动态实验验证 |
| 6.4 本章小结 |
| 全文总结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
（6）强流脉冲相对论速调管放大器相位抖动机理及实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 强流相对论速调管放大器的国内外发展概况 |
| 1.1.2 高功率微波器件的相位特性研究概况 |
| 1.2 强流相对论速调管放大器的工作原理 |
| 1.3 课题的研究意义 |
| 1.4 论文的主要内容及创新点 |
| 1.4.1 论文的主要内容 |
| 1.4.2 论文的创新点 |
| 第二章 相对论速调管放大器相位特性的理论研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 强流相对论速调管放大器的空间电荷波理论 |
| 2.3 强流相对论速调管放大器的一维非线性理论 |
| 2.3.1 引入空间电荷效应的电子相对位移推导 |
| 2.3.2 调制电流的计算 |
| 2.3.3 腔体激励的计算 |
| 2.3.4 器件输出参数及相位计算 |
| 2.4 三腔环形电子束相对论速调管的一维非线性理论 |
| 2.4.1 输入腔到中间腔段的束波互作用分析 |
| 2.4.2 中间腔段到输出腔段的束波互作用分析 |
| 2.4.3 理论计算结果分析 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 相对论速调管放大器相位特性与器件参数的关系分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 输出微波相位特性与电子束参数的关系 |
| 3.3 输出微波相位与腔体特性参数的关系 |
| 3.3.1 注入微波参数对输出微波相位的影响 |
| 3.3.2 输入腔参数对输出微波相位的影响 |
| 3.3.3 中间腔参数对输出微波相位的影响 |
| 3.3.4 输出腔参数对输出微波相位的影响 |
| 3.4 其它导致输出微波相位抖动的因素 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 强流脉冲特性对相对论速调管放大器相位的影响分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 强流脉冲前沿对RKA相位的影响 |
| 4.2.1 强流脉冲前沿激励的腔体杂频对相位影响的理论分析 |
| 4.2.2 强流脉冲前沿的杂频激励对相位影响的模拟分析 |
| 4.3 强流脉冲特性引起的电子速度梯度对输出微波相位的影响 |
| 4.3.1 理论模型 |
| 4.3.2 数值研究 |
| 4.4 强流脉冲波动对输出微波相位的影响 |
| 4.4.1 理论模型 |
| 4.4.2 强流脉冲波动对RKA相位特性的模拟研究 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 S波段强流环形束相对论速调管放大器相位稳定性优化设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 束流发射及传输特性的优化设计 |
| 5.2.1 二极管结构优化设计 |
| 5.2.2 束流传输特性的模拟分析 |
| 5.2.3 二极管装配流程的优化改进 |
| 5.3 抑制器件中杂频振荡的优化改进 |
| 5.4 强流脉冲特性对RKA相位影响的优化设计 |
| 5.4.1 优化前的器件状态 |
| 5.4.2 中间腔优化 |
| 5.4.3 输出腔的优化 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 S波段相对论速调管放大器相位特性的实验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验系统 |
| 6.2.1 实验系统简介 |
| 6.2.2 相位测量及调节系统介绍 |
| 6.2.3 器件及实验参数 |
| 6.3 实验结果 |
| 6.3.1 束流发射和传输验证实验 |
| 6.3.2 束流调制及杂频抑制试验 |
| 6.3.3 RKA相位实验结果 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 结束语 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 |
（8）基于大功率速调管产生高功率微波技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 高功率微波产生技术概述 |
| 1.2 基于大功率速调管产生高功率微波技术简介 |
| 1.2.1 大功率速调管 |
| 1.2.2 脉冲压缩技术 |
| 1.2.3 国内外发展现状 |
| 1.2.4 基于大功率速调管产生高功率微波的技术优势 |
| 1.3 论文主要内容及创新点 |
| 1.3.1 论文主要内容 |
| 1.3.2 创新点 |
| 第2章 SLED脉 冲压缩理论 |
| 2.1 谐振腔储能过程的瞬态特性分析 |
| 2.1.1 谐振腔等效电路模型 |
| 2.1.2 入射功率和反射功率分析 |
| 2.1.3 储能效率分析 |
| 2.1.4 微波源关闭后的瞬态特性分析 |
| 2.2 无源SLED脉冲压缩理论 |
| 2.2.1 SLED脉冲压缩的解析分析 |
| 2.2.2 峰值功率增益分析 |
| 2.2.3 能量效率分析 |
| 2.2.4 倒相开关影响分析 |
| 2.3 有源SLED脉冲压缩理论 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 双速调管功率合成和脉冲压缩系统设计与实验 |
| 3.1 系统设计 |
| 3.1.1 脉冲调制器 |
| 3.1.2 速调管激励源 |
| 3.1.3 功率合成器设计 |
| 3.1.4 SLED脉冲压缩装置 |
| 3.1.5 其它系统设计 |
| 3.2 功率合成和脉冲压缩实验 |
| 3.2.1 基于激励源的功率合成和脉冲压缩实验 |
| 3.2.2 基于速调管的功率合成和脉冲压缩实验 |
| 3.3 实验结果分析 |
| 3.3.1 倒相开关的影响分析 |
| 3.3.2 系统能量效率分析 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 有源SLED脉 冲压缩系统设计与实验 |
| 4.1 有源SLED脉冲压缩实验系统设计 |
| 4.1.1 储能腔设计 |
| 4.1.2 波导H-T设计 |
| 4.1.3 波导短路开关 |
| 4.2 有源SLED脉冲压缩实验 |
| 4.2.1 储能腔测试 |
| 4.2.2 波导短路开关调试 |
| 4.2.3 脉冲压缩实验 |
| 4.3 小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）改进型S波段相对论速调管放大器及其锁相特性研究（论文提纲范文）
| 表目录 |
| 图目录 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 高功率微波及高功率微波源 |
| 1.1.2 单管功率极限及微波脉冲缩短 |
| 1.1.3 高功率微波功率合成技术 |
| 1.1.4 功率合成方式和器件的选择 |
| 1.2 相对论速调管放大器(RKA)研究历史与现状 |
| 1.2.1 国外研究历史与现状 |
| 1.2.2 国内研究历史与现状 |
| 1.3 本论文研究意义及主要研究内容 |
| 1.3.1 研究意义 |
| 1.3.2 主要研究内容 |
| 第二章 强流电子束对 RKA 工作特性影响分析 |
| 2.1 RKA 的工作原理 |
| 2.2 强流电子束空间电荷波理论 |
| 2.2.1 强流电子束的直流空间电荷特性及门限电压 |
| 2.2.2 强流电子束空间电荷波小信号理论 |
| 2.2.3 强流电子束对 RKA 群聚特性影响的理论分析 |
| 2.3 RKA 输入腔匹配注入条件的等效电路法分析 |
| 2.3.1 冷腔的匹配注入条件 |
| 2.3.2 热腔的匹配注入条件 |
| 2.3.3 与 Carlsten 方法的对比 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 二维模拟研究 |
| 3.1 高频结构冷腔特性分析 |
| 3.1.1 单重入式谐振腔 |
| 3.1.2 外部耦合谐振腔 |
| 3.2 输入腔的 2.5 维粒子模拟 |
| 3.2.1 输入腔匹配注入参数的模拟法求解 |
| 3.2.2 强流电子束对 RKA 调制及群聚特性的影响 |
| 3.3 中间腔的 2.5 维粒子模拟 |
| 3.3.1 基本群聚特性 |
| 3.3.2 影响群聚效果的因素 |
| 3.4 输出腔的 2.5 维粒子模拟 |
| 3.4.1 输出腔位置对输出微波功率效率的影响 |
| 3.4.2 输出腔谐振频率及外观品质因数对输出微波功率效率的影响 |
| 3.4.3 导引磁场控制电子束的收集 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 三维模拟研究 |
| 4.1 改进型输入腔及输出腔的结构设计与冷腔特性分析 |
| 4.1.1 双耦合孔输入腔 |
| 4.1.2 轴对称耦合孔输出腔 |
| 4.2 输入腔的三维粒子模拟 |
| 4.3 输入腔与中间腔间杂模抑制的三维粒子模拟 |
| 4.3.1 加入中间腔后的杂模振荡 |
| 4.3.2 参差调谐法杂模抑制 |
| 4.3.3 漂移管内壁涂覆吸波材料法杂模抑制 |
| 4.4 输出腔的三维粒子模拟 |
| 4.4.1 基本输出特性 |
| 4.4.2 输出腔参数对输出特性的影响 |
| 4.4.3 支撑杆参数对输出特性的影响 |
| 4.5 分段导引磁场下输出特性的三维粒子模拟 |
| 4.5.1 分段导引磁场下 RKA 的输出特性 |
| 4.5.2 腔间距离对输出特性的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 S 波段 RKA 初步实验研究 |
| 5.1 实验系统 |
| 5.1.1 强流电子束加速器 |
| 5.1.2 大功率磁控管种子源 |
| 5.1.3 RKA |
| 5.1.4 脉冲磁场 |
| 5.1.5 高功率微波参数测量系统 |
| 5.2 部件冷测 |
| 5.2.1 腔体的冷测 |
| 5.2.2 涂覆吸波材料漂移管的冷测 |
| 5.3 实验结果 |
| 5.3.1 电子束脉冲与种子源微波脉冲的同步 |
| 5.3.2 电子束对注入微波的吸收 |
| 5.3.3 辐射微波的功率及模式 |
| 5.3.4 辐射微波的频率及相位 |
| 5.3.5 磁场强度对输出微波的影响 |
| 5.3.6 二极管参数对微波输出的影响 |
| 5.3.7 杂模抑制 |
| 5.3.8 讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 RKA 锁相特性研究 |
| 6.1 锁相特性研究模型和方法 |
| 6.2 加速器波形特征对锁相特性的影响 |
| 6.2.1 电压幅值和电流幅值 |
| 6.2.2 电压波形上冲 |
| 6.2.3 电压波形顶降 |
| 6.2.4 上升时间 |
| 6.2.5 同步时间抖动 |
| 6.3 结构参数对锁相特性的影响 |
| 6.3.1 中间腔谐振频率 |
| 6.3.2 腔间距离 |
| 6.4 导引磁场对锁相特性的影响 |
| 6.4.1 2.5 维粒子模拟 |
| 6.4.2 三维粒子模拟 |
| 6.5 影响 RKA 锁相特性因素的评估 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 主要工作与结果 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 今后工作展望 |
| 附录 A 相对论情况下动量方程的线性化 |
| 附录 B 双端口谐振腔特性等效电路法分析 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（10）固态射频功率源的研究与设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 固态功率放大器的研究现状 |
| 1.2.1 250MHz固态功率放大器 |
| 1.2.2 S波段固态功率放大器 |
| 1.2.3 X波段固态功率放大器 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第2章 固态功率放大器的理论基础 |
| 2.1 微波技术基础 |
| 2.1.1 S参数矩阵 |
| 2.1.2 传输矩阵 |
| 2.2 功率放大器晶体管的数学模型 |
| 2.3 固态功率放大器的主要技术指标 |
| 2.4 网络匹配设计方法 |
| 2.5 固态功率放大器的线性失真 |
| 2.6 相位噪声与抖动 |
| 2.6.1 抖动的定义 |
| 2.6.2 相位噪声 |
| 2.6.3 相位噪声与相位抖动的关系 |
| 2.7 总结 |
| 第3章 S波段固态功率放大器的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 固态功率放大器的整体设计 |
| 3.3 末级放大器模块设计 |
| 3.3.1 设计指标 |
| 3.3.2 晶体管的选择 |
| 3.3.3 放大器的仿真设计 |
| 3.3.4 固态放大器的性能的改进 |
| 3.4 前级放大器模块设计 |
| 3.4.1 前级放大器设计方案的确定 |
| 3.4.2 前级放大器的研究 |
| 3.4.3 电源保护电路的设计 |
| 3.5 脉冲调制器及功分器的设计 |
| 3.5.1 脉冲开关模块设计 |
| 3.5.2 脉冲控制模块设计 |
| 3.5.3 功率分配器及合成器设计 |
| 3.6 固态功率放大器整机装配 |
| 3.7 总结 |
| 第4章 S波段固态功率放大器参数测试实验 |
| 4.1 实验测试内容 |
| 4.2 实验平台介绍 |
| 4.3 各个模块的参数测试 |
| 4.3.1 开关模块测试 |
| 4.3.2 合成器模块的测试 |
| 4.3.3 前级放大器模块测试 |
| 4.3.4 中级放大器模块测试 |
| 4.3.5 脉冲控制模块测试 |
| 4.3.6 整体放大器功率测试 |
| 4.4 相位稳定性参数的测试 |
| 4.5 总结 |
| 第5章 250MHz固态功率放大器的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 固态功率放大器设计 |
| 5.2.1 设计指标 |
| 5.2.2 偏置电路的研究 |
| 5.2.3 阻抗匹配网络的研究 |
| 5.2.4 稳定性措施 |
| 5.2.5 固态功率放大器的功率仿真 |
| 5.2.6 新型匹配电路设计 |
| 5.3 四路功率合成器设计 |
| 5.3.1 设计指标 |
| 5.3.2 功率合成器基本原理 |
| 5.3.3 四路功率合成器的仿真设计 |
| 5.3.4 八路功率合成器的仿真设计 |
| 5.4 总结 |
| 第6章 X波段固态功率放大器的研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 X波段固态功率放大器设计 |
| 6.2.1 设计指标 |
| 6.2.2 方案选择 |
| 6.2.3 主芯片的选择 |
| 6.2.4 直流偏置电路的设计 |
| 6.2.5 匹配网络设计与计算 |
| 6.2.6 X波段固态功率放大器仿真及优化 |
| 6.3 金线对功率放大器影响的分析 |
| 6.4 总结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 发表文章情况 |
| 致谢 |
四、L和S波段速调管相位延迟测量（论文参考文献）
- [1]新型高功率微波脉冲压缩器的研究[D]. 王平. 清华大学, 2018(06)
- [2]紧凑型高性能脉冲调制器的研究[D]. 刘永芳. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所), 2019(01)
- [3]高功率微波源注入S波段两腔大间隙速调管放大器的研究[D]. 白现臣. 国防科学技术大学, 2012(12)
- [4]紧凑型微波能量倍增器的研究[D]. 李宗斌. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所), 2018(07)
- [5]亚十飞秒兆电子伏超快电子衍射关键技术研究[D]. 赵凌荣. 上海交通大学, 2019(06)
- [6]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]. 袁欢. 中国工程物理研究院, 2017(06)
- [7]L和S波段速调管相位延迟测量[J]. 鲁人. 电子管技术, 1967(S1)
- [8]基于大功率速调管产生高功率微波技术研究[D]. 熊正锋. 清华大学, 2016(11)
- [9]改进型S波段相对论速调管放大器及其锁相特性研究[D]. 张泽海. 国防科学技术大学, 2012(11)
- [10]固态射频功率源的研究与设计[D]. 丁洪利. 中国科学院研究生院(上海应用物理研究所), 2016(08)