【摘 要】
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该论文是作者对L波段强流相对论速调管放大器(Relativistic Klystron Amplifier)进行理论和实验研究工作的总结.论文从基本的电磁场原理出发,采用空间电荷波理论分析强流相对
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该论文是作者对L波段强流相对论速调管放大器(Relativistic Klystron Amplifier)进行理论和实验研究工作的总结.论文从基本的电磁场原理出发,采用空间电荷波理论分析强流相对论电子束(Intense Relativistic Electron Beams)群聚的线性工作区特性,建立了IREBs在漂移管中传输的色散方程,建立了IREBs与RKA输入腔间隙电场相互作用的传输线模型和IREBs在漂移管中群聚的传输线模型,获得了电子束经过输入腔间隙后产生的调制电流表达式.采用场的等效原理和利用格林函数积分法分析和计算了单重入式圆柱谐振腔的参数,得到了谐振腔的色散方程,进而解得谐振频率、特性阻抗和场分布等参数.在采用普通大功率速调管放大器的设计思路和充分考虑电子束群聚中的相对论效应和强流空间电荷效应的基础上,分析和提出了相对论速调管放大器设计的总体考虑和要求,确定和计算了电子束和引导磁场的参数、电子束的群聚参量和电子束与高频场相互作用参量,重点分析和计算了高频系统的参数.RKA的实验研究包括高频系统(输入腔、中间腔和输出腔)的工程设计和实验调试,以及束流调制的粒子模拟和实验.在高频系统实验研究中,研制出了符合参数要求的高频系统,解决了大耦合孔对谐振腔参数的不良影响;束流调制的粒子模拟指出了束流群聚的最佳位置、优化了中间腔的谐振频率参数.实验在直线感应加速器(LIA)上进行,使用电压约500kV、电流约5kA、脉宽100ns、直径约54.5mm、厚度约4.5mm的空心电子束,加上约6kGs的引导磁场,在注入微波的作用下,经过三腔放大,在1.3GHz的频率上,产生了大于338MW的输出微波,增益约28dB,束波转换效率约15％.
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