超高功率磁旋行波管放大器之理論探討

Theoretical Study of Ultra-High Power Gyrotron Traveling-Wave Tube Amplifier

顏英竹(Ying-Chu Yan)

指導教授 ： 朱國瑞 ； 張存續

國立清華大學/理學院/物理學系/碩士(2007年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2007.00181

摘要

摘要
本論文為超高功率磁旋行波管放大器之理論探討，磁旋行波管放大器的操作原理是基於對流不穩定(convective instability)，當輸入的波一邊向前傳遞一邊和電子束交互作用，使得波的振幅隨著軸前進而增大，而有了放大的效果。然而，波導管中的絕對不穩定(absolute instability)不需要輸入訊號，當管內雜訊以返波內部回饋機制(internal feedback) ，即在原地將雜訊放大，而影響放大器的入射波的波源。因此，抑制磁旋放大器中的絕對不穩定，增加穩定操作電流，為設計超高功率磁旋行波管放大器之首要問題。
為了抑制磁旋放大器中的絕對不穩定，我們延續過去的分佈式損耗(distributed loss)的方法，大幅增高管壁損耗以及利用輸出端線圈電流(output coil)製造高梯度磁場。除此之外，我們探討各參數對於絕對不穩定的影響，來抑制在W-band頻段TE01模式的磁旋放大器中的絕對不穩定，以增加操作電流來增高輸出功率，並提高橫截面速度對軸向速度的比值alpha，提升電子和電磁波之交互作用，提升效率。最後，此設計之計算結果達到飽和輸出功率488kW，效率45dB，增益48.8%的超高功率磁旋行波管放大器。

關鍵字

磁旋管

並列摘要

無資料

並列關鍵字

gyrotron

參考文獻

[1]K. R. Chu, “ Overview of research on the gyrotron traveling-wave amplifier ” IEEE Trans. Plasma Sci., vol. 30, pp. 903–908, June 2002.

[2]K. R. Chu, “ Overview of research on the gyrotron traveling-wave amplifier ” IEEE Trans. Plasma Sci., vol. 30, pp. 903–908, June 2002.

and applications offast-wave gyrodevices,” Proc.

IEEE,vol.87, pp. 752–781, May 1999.

[4]J. L. Seftor, V. L. Granatstein, K. R. Chu, P. Sprangle, and M. E. Read,“The electron cyclotron maser as a high power traveling-wave amplifier of millimeter waves,” IEEE J. Quantum Electron., vol.QE-15, pp. 848–853, 1979.