【摘 要】
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高功率微波源是高功率微波系统中的关键部分,其主要作用是利用相对论电子束产生高功率微波辐射。本文研究了高功率微波源中的两种典型器件行波管放大器和磁绝缘传输线振荡器
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高功率微波源是高功率微波系统中的关键部分,其主要作用是利用相对论电子束产生高功率微波辐射。本文研究了高功率微波源中的两种典型器件行波管放大器和磁绝缘传输线振荡器的时空混沌特性,对器件中电子束与辐射场间的非线性相互作用进行了讨论,并完成了磁绝缘传输线振荡器模型的设计与仿真。以行波管放大器和磁绝缘传输线振荡器的辐射场演化方程为基础,从混沌动力学角度,通过计算辐射场输出功率随时间的演化曲线、电子的相空间轨道和辐射场的时空分布图谱,分别分析了行波管放大器和磁绝缘传输线振荡器的时空混沌特性。结果表明：两种器件的辐射场与电子束均是一个非线性相互作用的耗散系统；束电流可直接影响系统的行为演化,电流值越大,系统中的束波作用越强烈,当达到一定阂值时,系统出现时空混沌特性；磁绝缘传输线振荡器系统中“轮辐”电流的回旋和相位漂移等特点使其较行波管放大器更容易出现非线性行为。在常规S波段负载型磁绝缘传输线振荡器(MILO)的基础上引入了渐变型MILO中的渐变慢波结构设计了新的S波段MILO模型,并用三维粒子模拟软件对模型进行仿真,结果显示：改进后的MILO模型输出微波的平均功率由2.3GW提高到了2.7GW,能量转换效率由7.1%提高到了8.2%,峰值功率由4.0GW提高到了5.2GW,而工作频率均保持在3.5GHz。这表明对MILO模型的改进有效提高了器件的工作性能。
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