项目名称: 矩形截面Cerenkov脉塞慢波结构及注波互作用系统的研究

项目编号: No.60801031

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2009

项目学科: 金属学与金属工艺

项目作者: 赵鼎

作者单位: 中国科学院电子学研究所

项目金额: 20万元

中文摘要: 矩形截面切伦科夫脉塞相对于传统的圆柱结构而言是全新的突破,在毫米波和亚毫米波频段能提供更大的输出功率,同时还具有结构简单、频率调谐范围宽的优点。这使其在通信、等离子体加热、毫米波雷达和高能加速器等领域内具有广阔的应用前景。本项目通过对矩形截面切伦科夫脉塞的慢波结构和带状注与高频电路互作用系统的研究,解决了这种新型器件中涉及的基础理论和关键技术问题,为其工程实现奠定了基础。 通过本项目的实施,已取得的主要研究成果包括:分析了采用周期金属格栅和介质衬里两种慢波结构的矩形波导中的场分布和色散特性;建立了周期金属格栅和介质衬里两种模式渐变段的分析和设计方法;建立了二维周期金属格栅和带状注互作用系统的线性理论;采用动力学方法,对介质加载平行平板波导带状注互作用系统中的切伦科夫和回旋切伦科夫不稳定性进行了分析;采用场匹配方法,建立了三维周期金属格栅和介质衬里矩形波导中电磁模式与带状注互作用的近似线性理论;建立了介质衬里矩形波导中混合电磁模与带状注互作用的严格和简化非线性理论;提出了能维持带状注长距离稳定传输的非线性匹配聚焦理论;建立了带状注电子回旋波与光滑矩形波导中电磁模式互作用的线性理论。

中文关键词: 矩形截面;切伦科夫脉塞;慢波结构;注波互作用;带状注

英文摘要: The rectangular Cerenkov maser is a breakthrough when compared with the traditional cylindrical structure. It can provide a higher output power in the millimeter and sub-millimeter wave regime, and other advantages include simple structure, wide tunable bandwidth, etc., all of which make it a potential candidate in the fields of communication, plasma heating, millimeter wave radar, high energy accelerator, etc. This research involves the basic theories and key technologies of the slow-wave structure and the beam-wave interaction between the sheet beam and high frequency circuit in the rectangular Cerenkov maser. The aim of the work is to pave the way for the engineering realization of this new device. The progresses of the research can be summarized as follows: the analysis on the field distribution and dispersion characteristics in the rectangular waveguide with the periodic metallic grating or the dielectric layer; the analysis and design method of the mode taper constructed with the metallic grating or the dielectric layer; the linear theory of two dimensional metallic grating sheet beam interaction system; the analysis on Cerenkov and cyclotron Cerenkov instabilities in the dielectric loaded parallel plate waveguide sheet beam system using the kinetic theory; the approximate three-dimensional linear theory on the interaction between the sheet beam and the electromagnetic mode in the rectangular waveguide with the metallic grating or the dielectric layer using the field-matching method; the rigorous and simplified nonlinear theories on the interaction between the sheet beam and the hybrid modes of the dielectric loaded rectangular waveguide; the nonlinear closed periodic magnetic focusing theory for sustaining the sheet beam stable transport with a long distance; and the linear theory on the rectangular waveguide cyclotron maser with a sheet electron beam.

英文关键词: rectangular cross-section; Cerenkov maser; slow-wave structure; beam-wave interaction; sheet electron beam

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