臺灣博碩士論文加值系統

論文的主要內容圍繞著開口式共振腔，開口式共振腔可以有效率地取出電子束所產生的電磁場，因此常常被應用於磁旋震盪管和磁旋調速管中。在電子束通過其開口端的期間，開口式共振腔將可獲得來自電子所產生的電磁場。由於開口式共振腔和閉口式共振腔的不同在於其無明顯的邊界，因此大部分的情況沒有解析解。我們僅能用程式模擬出數據並且分析，來深入了解其物理性質及意義。
本文中將會由頻域及時域基本模型結構出發，並介紹其理論與數學。在時域模型中將探討其各種變因對共振頻率以及品質因子的影響。而在頻域模型中將介紹3種量測方法。並且探討品質因子在時域以及頻域之下的差別。
此外我們也將在開口式共振腔後端加入不匹配附載來觀察其對品質因子與共振頻率之影響
最後我將模擬新的結構，對其數值模擬作分析並給出合理的物理解釋。

The main content of this thesis around open cavity, open cavity can effectively extract out the EM field which is caused by electron beam. Open cavity is commonly used in gyromonotron oscillator and gyroklystron amplifier. Open cavity gain energy during the electron beam pass the cavity. Because the open cavity doesn’t have obvious bound, we don’t have analytical solution most of the time. We can only use program to have data and analysis it to understand its physical meaning.
In this thesis we will introduce the model and theory of time-domain and spectral-domain. In time-domain, I discuss how variables affect the Quality factor and resonant frequency. In spectral-domain, I introduce 3 methods to measure the Quality factor. And I compare the difference between Quality factor in time-domain and spectral-domain.
Besides, we also add a mismatch load to observe how it affect Quality factor and resonant frequency.
Finally, I will simulate a new structure of open cavity. And give it a reasonable explanation.

口試委員審定書 i
誌謝 ii
中文摘要 iii
Abstract iv
目錄 v
圖目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究內容概要 2
第二章 時域分析 4
2.1 時域模型 4
2.1.1 邊界條件 6
2.2 模擬結果 9
2.2.1 開口式共振腔與閉口式共振腔之比較 10
2.2.2 TEmnl各模態場強及相位對位置關係圖 11
2.3.3 改變斜角θ，以觀察Q值的變化 13
2.3.4 共振頻率與f與Ѳ 之關係圖 15
2.3.5 Q與L之關係 17
2.3.7 開口式共振腔與不匹配附載 19
2.3.8 數值模擬的收斂測試 23
2.3.9 時域的優點與缺點 25
第三章 頻域分析 26
3.1 頻域模型 26
3.2 理論推導 29
3.3 最大場強法 32
3.4 總場能法 34
3.5 反射法 36
3.6 時域與頻域品質因子之比較 37
第四章 模擬新結構 39
4.1 新結構之模擬結果 39
4.2 本章結論 43
第五章 結論 44
參考文獻 45
附錄A 圓柱波動方程式之推導 47
附錄B Muller’s method 51
附錄C Runge-Kutta method 53
附錄D 圓柱對稱結構中的場能與歐姆損耗 55

1.C. L. Hung, Y. C. Tsai and K. R. Chu,”A Study of Open-End Cavities by the Field-Energy Method

2.K. R. Chu, C. S. Kou, J. M. Chen, Y. C. Tsai, C. Cheng, S. S. Bor, and L. H. Chang. Spectral Domain Analysis of Open Cavities. International Journal of Infrared and Millimeter Waves, 13(10):1571-1598, 1992. ISSN 1572-9559. Doi:10.1007/BF01009236

3.Hsiao Ting Huang , “開口式共振腔之特性探討”.

4.盧姿穎,”開口式共振腔頻譜特性之研究”, 台灣大學碩士論文,2015.

5.K.R. Chu, “Time Domain Analysis of Open Cavity”, 1993.

6.K. R. Chu, “The Electron Cyclotron Maser”, Review of Modern Physics, Volume 76, April 2004

7.J.D. Jackson, “Classical Electrodynamics”, John Wiley & Son, Inc., p.p 352-374 (1998).

8.Robert E Collin.” Foundations for microwave engineer”. John Wiley & Sons, 2007

9. 張存續,陳乃慶,杜朝海,and 袁景濱.”真空電子學之磁旋管發展”, 真空科技,pages 63-70, Mar 2012