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研究生:蔡雯景
研究生(外文):Wen-Ching Tsai
論文名稱:存在於高次模磁旋行波放大器中之對流不穩定和絕對不穩定
論文名稱(外文):Convective and Absolute Instabilities in a High-Order-Mode Gyrotron Traveling-Wave Amplifier
指導教授:朱國瑞朱國瑞引用關係張存續
指導教授(外文):Kwo-Ray ChuTsun-Hsu Chang
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:物理學系
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:46
中文關鍵詞:絕對不穩定對流不穩定磁旋行波放大器
外文關鍵詞:absolute instabilityconvective instabilitygyrotron traveling-wave amplifier
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對流不穩定和絶對不穩定攸關磁旋行波放大器是否能穩定操作 的關鍵。Gyro-TWT操作原理根源於前進波的不穩定性,係利用對流不穩定放大輸入訊號;因此,結構造成的反射迴路容易影響輸出訊號的品質。而絕對不穩定所引起的振盪一直是gyro-TWT難以避免的問題,這種利用內部回饋機制形成的不穩定成為阻礙放大效率最主要的原因。為了探討這兩種不穩定對系統造成的影響,本論文針對 模式,第一次諧振模之分佈式損耗磁旋行波放大器進行理論上的分析。在這個系統中,可能存在的振盪來源包括操作在前進波區間的 模式對流不穩定,在電流增大的時候將會激發在cutoff附近的絕對不穩定。另外,還包括第一次諧振模交於返波區間的較低次模振盪,以及第二次諧振模所激發的較高次模振盪。本系統採用分佈式損耗作用段,目的在抑制這些可能產生的不穩定模式。這些由波和電子束同調條件決定的振盪模式涵蓋了一系列從負值到正值的傳播常數,在由損耗段 (lossy section) 和非損耗作用段 (copper section) 組成的線路中呈現了不同的場形包跡。追蹤其中的物理特性,可以解釋不同模式的起振電流對於調變電子和線路參數的敏感度不一。另外配合實際量測結果,我們利用線路結構去模擬反射率對放大波的影響,欲診斷此系統在穩定操作下遇到輸出頻寬不佳的問題。研究發現,出口端的反射是造成飽和輸出功率對頻率響應呈現共振腔特性的原因。這些結果對於目前UC Davis之W-Band磁旋行波放大器實驗上之重要性將在最後討論。
摘要
誌謝

第一章 緒論
1-1 電子迴旋脈射 (ECM) 物理機制……………………………1
1-2 磁旋行波放大器介紹 …………………………………………4
1-3 利用分佈式損耗提高不穩定起振條件 ………………………8
1-4 UC Davis之 分佈式損耗磁旋行波放大器 ………………9

第二章 不穩定類型介紹及理論模型
2-1 對流不穩定和絕對不穩定……………………………………11
2-2 理論模型………………………………………………………13

第三章 Parametric Dependence of the Oscillation Thresholds of Absolute Instability
3-1 絶對不穩定TE01、TE02、TE21和TE11模式……………19
3-2 管壁損耗量……………………………………………………23
3-3 損耗段和銅作用段之長度……………………………………24
3-4 Velocity Spread ……………………………………………26
3-5 磁場……………………………………………………………27
3-6 電壓……………………………………………………………29
3-7 Velocity Ratio ……………………………………………31





第四章 磁旋行波放大器實驗結果之對流不穩定模擬
4-1 實驗回顧 ……………………………………………………32
4-2 模擬方法 ……………………………………………………34
4-3 計算結果 ……………………………………………………36

第五章 討論
5-1 第三章總結與討論 …………………………………………38
5-2 第四章總結與討論 …………………………………………39

參考文獻 ………………………………………………………………40

附錄 ……………………………………………………………………44
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