C波段脉冲压缩器研究

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脉冲压缩器是大型电子直线加速器的关键射频器件之一,它是一种将低功率长微波脉冲转化成高功率短微波脉冲的装置。在不增加平均功率损耗的前提下,通过压缩速调管输出微波的脉冲宽度,提高入射加速管的有效射频脉冲峰值功率,进而提升加速管加速梯度。本论文的主要目的是基于脉冲压缩器的工作原理,完成一台C波段SLED型脉冲压缩器和一台C波段BOC型脉冲压缩器的研制。  论文首先对SLED型脉冲压缩器的工作原理做了理论分析,详细介绍了所研制的这台C波段SLED的物理设计过程,在三维电磁场软件计算的基础上确定了各部件的机械尺寸。对加工出来的SLED做了低功率测试和分析。低电平测试结果表明这台SLED的所有技术指标均达到设计目标。  论文接着对BOC的脉冲压缩理论进行了系统的学习,在充分理解BOC脉冲压缩原理的基础上利用仿真软件设计了BOC的桶形开放式谐振腔和耦合结构。使用ANSYS软件做了多物理耦合场分析,设计了腔体和冷却水管的机械结构,计算了高功率运行状态下腔体的位移变化和应力分布。设计了BOC的加工方法和焊接工艺,最后对钎焊前后的BOC做了系统的低功率测试和分析,最终实测BOC的各个技术指标令人比较满意,获得了比较理想的输出脉冲波形。  论文最后是关于SLED的平顶输出实验的介绍。在SLED等效电路理论的基础上,对实现SLED平顶输出的AM、PM、PM-AM方法做了计算推导,给出了这三种调试方法的理论输入输出波形,对各种方法的优缺点进行了比较。使用CST的时域求解器分别对上述三种调试方法做了仿真验证。最后,我们设计了低功率实验,在低功率测试中分别用AM和PM方法获得了平顶输出,得到的平均功率增益和理论值比较一致。  脉冲压缩器的研究是一个涉及多个学科的课题,通过本论文对C波段脉冲压缩器有了比较深入的研究,对于建设紧凑型直线加速器具有重要的意义。
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