磁绝缘线性振荡器是GW水平的同轴正交场器件,不需要外加磁场,其直流磁场是由管子内部电流提供。因此,器件比较紧凑、重量轻、并允许较高的外加电压和较高的输入功率。本文研究了C波段磁绝缘线振荡器的高频特性和电子在电磁场作用下的运动,并结合粒子模拟对C波段磁绝缘线振荡器进行了结构的优化实验研究。文章的内容主要包括以下几个方面: 一、研究了主慢波结构谐振腔中存在的模式,分析了不同叶片内半径、外半径、内导体半径、叶片周期、叶片间距的谐振腔谐振频率的变化趋势,得出主慢波结构谐振腔谐振频率的一些变化规律。计算了C波段磁绝缘线振荡器封闭腔的谐振频率和场分布,在此基础上建立C波段磁绝缘线振荡器开放腔计算模型,用初始能量在第三腔处输入的方法研究了C波段MILO开放腔的高频特性。 二、先讨论磁绝缘线振荡器在正交的直流电场和磁场作用下的电子运动。在此基础上建立起高频场,我们通过粒子模拟研究了电子的运动轨迹,并由高频场对电子的分类挑选和相位聚焦两种作用分析了电子轮辐的形成。 三、详细研究了各种参数对C波段磁绝缘线振荡器输出功率、工作频率的影响,通过粒子模拟方法优化设计出平均功率为1.8GW,频率为3.55GHz和平均功率为2GW,频率为3.51GHz两种C波段磁绝缘线振荡器,最后,对支撑杆的模式和传输特性进行了分析。 四、根据理论和粒子模拟的结果设计实验方案,进行C波段磁绝缘线振荡器的热测实验。输出微波功率超过500MW,微波频率3.7GHz,脉冲宽度30ns,效率达3.8%。