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基于大回旋电子注的高次谐波回旋行波管
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作者 赵其祥 雷朝军 +4 位作者 于新华 高东硕 王峨锋 曾旭 冯进军 《太赫兹科学与电子信息学报》 2024年第8期835-841,共7页
回旋行波管兼具高功率、宽频带特性,在毫米波高分辨成像雷达、电子对抗等重要军事领域具有广泛的应用前景。基于大回旋电子注的回旋行波放大器可工作于高次谐波状态,大大降低了工作磁场,甚至可实现无超导工作,提高了回旋行波管使用的灵... 回旋行波管兼具高功率、宽频带特性,在毫米波高分辨成像雷达、电子对抗等重要军事领域具有广泛的应用前景。基于大回旋电子注的回旋行波放大器可工作于高次谐波状态,大大降低了工作磁场,甚至可实现无超导工作,提高了回旋行波管使用的灵活性和机动性。本文优化设计了一支Ka波段二次谐波大回旋行波管,采用具有介质加载的纵向开槽互作用高频结构有效抑制返波振荡,提高了器件工作的稳定性。利用三维粒子仿真,对大回旋行波管注-波互作用过程进行了模拟。结果表明,在电子注电压为70 kV,电流为6.5 A时,磁场可降低至0.642 T,输出功率达到106.5 kW,带宽为2.10 GHz,最大增益为35 dB。 展开更多
关键词 回旋行波管 高功率 大回旋电子注 雷达
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螺旋波纹波导的传输特性 被引量:8
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作者 王峨锋 李宏福 +3 位作者 李浩 刘迎辉 喻胜 牛新建 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期985-989,共5页
根据螺旋波纹波导的传输耦合方程,取输入模式为TE11,由螺旋波纹波导模式耦合规则得到输出模式为TE21,由此给出耦合方程的具体形式。用“迭代法”简化耦合方程,并进行数值分析,得到了波导波纹周期对传输特性的影响;利用简化后耦合方程解... 根据螺旋波纹波导的传输耦合方程,取输入模式为TE11,由螺旋波纹波导模式耦合规则得到输出模式为TE21,由此给出耦合方程的具体形式。用“迭代法”简化耦合方程,并进行数值分析,得到了波导波纹周期对传输特性的影响;利用简化后耦合方程解的解析式计算了螺旋波纹波导工作模式中各场幅值的比例关系。计算结果表明:在工作频段内螺旋波纹波导中场结构是一种混合模,以TE21模为主,其群速基本接近常数,可以和电子注在很宽的频带内产生互作用,为注波互作用的计算提供了依据。 展开更多
关键词 螺旋波纹波导 耦合波方程 本征模式 线性组合 幅值比例
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螺旋波纹波导中的返波 被引量:3
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作者 王峨锋 李宏福 +3 位作者 李浩 喻胜 牛新建 刘迎辉 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期1717-1720,共4页
从螺旋波纹波导的一般性耦合波传输方程出发,根据螺旋波纹波导的模式耦合规则给出该波导内返波的耦合波方程和色散方程并分析其色散特性,由此分析螺旋波纹波导返波管的工作机理,并通过耦合波理论计算出本征模式中场的分布情况.
关键词 螺旋波纹波导 耦合波方程 返波 色散特性 本征模
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回旋行波管介质加载结构色散特性测量实验研究 被引量:1
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作者 王峨锋 曾旭 +2 位作者 孙昊 冯进军 朱世秋 《微波学报》 CSCD 北大核心 2015年第6期27-30,共4页
文章研究了回旋行波管介质加载高频结构中TE01模式色散特性的测试方法,给出了测试结果并和理论计算进行比较,根据测试结果分析了色散特性对回旋行波管输出特性的影响,同时预测了互作用的输出特性并和实际测试结果进行了比较。
关键词 回旋行波管 介质加载 色散特性 测量方法
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螺旋波纹波导模式分析 被引量:5
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作者 朱世秋 王峨锋 +4 位作者 李宏福 闫铁昌 冯进军 李浩 刘迎辉 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第11期1869-1872,共4页
通过螺旋波纹波导的耦合波方程,考虑到波的左右旋转方向及波的前向和反向等因素,给出了波导中可能存在的所有模式,由耦合方程的特点和布拉格条件分析了各模式之间的关系,给出对应于螺旋波纹波导回旋行波管和螺旋波纹波导回旋返波管的模... 通过螺旋波纹波导的耦合波方程,考虑到波的左右旋转方向及波的前向和反向等因素,给出了波导中可能存在的所有模式,由耦合方程的特点和布拉格条件分析了各模式之间的关系,给出对应于螺旋波纹波导回旋行波管和螺旋波纹波导回旋返波管的模式耦合特点,并给出耦合关系和波导的模式耦合规则。结合螺旋波纹波导的色散方程,讨论了不同波纹周期和波纹起伏程度对模式耦合的影响:波纹周期的增大,使得电子注的加速电压变大;如果波纹周期太小,则工作模式线性变得很差。阐述了螺旋波纹波导回旋行波管克服模式竞争的机理。纹起伏程度较大,工作模式和非工作模式分离程度变大,对克服模式竞争比较有利。 展开更多
关键词 螺旋波纹波导 布拉格条件 极化 模式耦合 模式竞争
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3mm回旋行波管微波等离子体化学气相沉积金刚石输出窗 被引量:5
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作者 曾旭 王峨锋 +1 位作者 李莉莉 冯进军 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期114-118,共5页
为了解决目前3mm回旋行波管所使用的蓝宝石输出窗因功率容量不足而发生破裂的问题。从抗热震性和功率容量两个方面出发,对常用的几种窗片材料进行了对比。在国内首次以微波等离子体化学气相沉积金刚石为窗片材料,利用数值计算及ANSYS软... 为了解决目前3mm回旋行波管所使用的蓝宝石输出窗因功率容量不足而发生破裂的问题。从抗热震性和功率容量两个方面出发,对常用的几种窗片材料进行了对比。在国内首次以微波等离子体化学气相沉积金刚石为窗片材料,利用数值计算及ANSYS软件仿真设计了用于3mm回旋行波管的低反射,低吸收,宽带宽,高功率容量的输出窗。结果表明,所设计的输出窗适用于TE01模式输出,其S11参数小于-20dB的带宽为6GHz。同时,该输出窗具有良好的抗热震性,在自然对流散热条件下具有61kW的功率容量。 展开更多
关键词 回旋行波管 输出窗 金刚石 抗热震性 功率容量
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太赫兹回旋管的现状及其发展 被引量:10
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作者 李志良 冯进军 +1 位作者 王峨锋 刘本田 《中国电子科学研究院学报》 2009年第3期238-243,共6页
太赫兹回旋管一种具有重要发展前景的高功率太赫兹源。简要介绍了回旋管的结构和基本原理,并且评述了国内外太赫兹回旋管的发展状况和趋势;同时指出了太赫兹回旋管发展中存在的关键问题及一些建议。
关键词 回旋管 太赫兹源 亚毫米波 高功率
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W波段二次谐波回旋行波管放大器 被引量:2
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作者 李志良 冯进军 +3 位作者 刘本田 王峨锋 曾旭 张杨 《太赫兹科学与电子信息学报》 2015年第3期365-368,共4页
采用谐波工作的回旋管互作用磁场比基波磁场降低了1/s,可降低整管磁场设计难度,具有较大的应用前景。通过对W波段二次谐波回旋行波管高频介质加载结构、模式竞争和注波互作用研究,确定了该放大器的工作参数。非线性模拟表明,当应用100 k... 采用谐波工作的回旋管互作用磁场比基波磁场降低了1/s,可降低整管磁场设计难度,具有较大的应用前景。通过对W波段二次谐波回旋行波管高频介质加载结构、模式竞争和注波互作用研究,确定了该放大器的工作参数。非线性模拟表明,当应用100 k V,20 A,α=1.2的电子注时,该回旋管可在91 GHz频率处产生465 k W的输出功率和49 d B的增益结果。并且,基于耦合波理论,讨论了一个轴对称半径微扰的TE02~TE01输出模式变换器,效率在95%以上时,其带宽达到4 GHz。 展开更多
关键词 回旋行波管放大器 W波段 二次谐波 模式变换器
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利用模匹配技术对突变开放腔的分析 被引量:1
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作者 刘迎辉 李宏福 +3 位作者 李浩 王峨锋 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期494-496,共3页
在模匹配理论的基础上,推导并建立了单级突变的矩阵方程,分析得出了多级突变级联及渐变情况下的处理方法。通过编制的计算程序,计算出多模情况下多级突变结构模匹配系数级联矩阵,并由矩阵参数得到所需的腔体谐振频率等物理特性参量。
关键词 突变结构 模匹配 S-参数矩阵 开放腔
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3mm二次谐波回旋振荡管设计与数值模拟 被引量:2
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作者 李志良 冯进军 +1 位作者 王峨锋 刘本田 《微波学报》 CSCD 北大核心 2011年第1期67-70,共4页
二次谐波回旋振荡管的互作用磁场比基波回旋振荡管的磁场降低了一半,从而降低了设计难度,具有广阔的应用前景。通过对单腔结构的W波段二次谐波回旋振荡管高频结构、起振电流、模式竞争以及注波互作用研究,确定了W波段TE02模二次谐波回... 二次谐波回旋振荡管的互作用磁场比基波回旋振荡管的磁场降低了一半,从而降低了设计难度,具有广阔的应用前景。通过对单腔结构的W波段二次谐波回旋振荡管高频结构、起振电流、模式竞争以及注波互作用研究,确定了W波段TE02模二次谐波回旋振荡管的基本工作参数,通过粒子模拟(PIC)软件进行计算,在电子注电压为60kV,注电流为6A及速度比为1.5时,获得了67.5kW的输出功率和超过18%的效率,且工作稳定。 展开更多
关键词 二次谐波 回旋振荡管 粒子模拟
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回旋管双阳极磁控注入枪的边界元法计算 被引量:1
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作者 李志良 冯进军 +2 位作者 王峨锋 刘本田 钱丽军 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期724-728,共5页
根据边界元法建立物理与数学模型,编制了计算磁控注入枪的程序。使用该程序设计和模拟一个工作在35 GHz,70 kV,10 A基波回旋行波管放大器的双阳极磁控注入枪,获得较好的模拟结果。并对电子注在不同工作电压和磁场下的质量进行了分析计... 根据边界元法建立物理与数学模型,编制了计算磁控注入枪的程序。使用该程序设计和模拟一个工作在35 GHz,70 kV,10 A基波回旋行波管放大器的双阳极磁控注入枪,获得较好的模拟结果。并对电子注在不同工作电压和磁场下的质量进行了分析计算。计算表明,边界元法在分析回旋器件电子光学方面是一种非常有效的方法。 展开更多
关键词 回旋行波管 边界元法 磁控注入枪 数值计算
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170GHz回旋管电子枪的设计 被引量:1
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作者 曾旭 王峨锋 +2 位作者 刘本田 李志良 冯进军 《太赫兹科学与电子信息学报》 2013年第2期171-173,共3页
170 GHz回旋管是等离子体核聚变中电子回旋谐振加热的理想功率源,在功率上要求具有1 MW以上的输出功率。要产生这么大的输出功率,就需要具有足够大横向能量的电子注与高频场的横向电场进行互作用,因此要对电子枪进行专门的设计。利用绝... 170 GHz回旋管是等离子体核聚变中电子回旋谐振加热的理想功率源,在功率上要求具有1 MW以上的输出功率。要产生这么大的输出功率,就需要具有足够大横向能量的电子注与高频场的横向电场进行互作用,因此要对电子枪进行专门的设计。利用绝热压缩理论及相关的仿真软件对双阳极磁控注入电子枪进行了设计,得到了较好的电子注参数。所设计的电子枪能在工作电压80 kV、工作电流40 A的条件下为170 GHz基波回旋管提供所需的回旋电子注,其引导中心半径为8.27 mm,横纵速度比1.5。 展开更多
关键词 回旋管 磁控注入电子枪 绝热压缩理论 电子回旋谐振加热 170 GHZ
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Q波段回旋行波管的研究
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作者 刘本田 李志良 +3 位作者 王峨锋 曾旭 冯进军 闫铁昌 《微波学报》 CSCD 北大核心 2012年第S1期175-177,共3页
给出了工作于TE01模式基波Q波段回旋行波管的设计和初步实验结果。该回旋行波管的高频电路采用介质加载结构,以抑制管内的寄生模式TE11和TE21振荡。通过理论分析,当工作电压为70kV,电流为10A时,所设计的Q波段回旋行波管获得了峰值功率22... 给出了工作于TE01模式基波Q波段回旋行波管的设计和初步实验结果。该回旋行波管的高频电路采用介质加载结构,以抑制管内的寄生模式TE11和TE21振荡。通过理论分析,当工作电压为70kV,电流为10A时,所设计的Q波段回旋行波管获得了峰值功率220kW,饱和增益46dB,效率30%和-3dB带宽3GHz(~7%)的理论结果,经过初步试验测试获得了最大峰值功率150kW,-3dB带宽约1.7GHz的结果。 展开更多
关键词 介质加载波导 回旋行波管 毫米波 Q波段
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W波段低电压回旋振荡管的研究
14
作者 李志良 冯进军 +3 位作者 刘本田 王峨锋 曾旭 闫铁昌 《微波学报》 CSCD 北大核心 2012年第S2期206-209,共4页
文中通过对复合腔结构的W波段二次谐波回旋振荡管高频结构、起振电流、模式竞争及注波互作用研究,确定了工作模式为TE02-TE03的W波段低电压二次谐波回旋振荡管的基本工作参数。粒子模拟表明,应用25kV,4A,v⊥/v‖=1.6的双阳极磁控注入枪... 文中通过对复合腔结构的W波段二次谐波回旋振荡管高频结构、起振电流、模式竞争及注波互作用研究,确定了工作模式为TE02-TE03的W波段低电压二次谐波回旋振荡管的基本工作参数。粒子模拟表明,应用25kV,4A,v⊥/v‖=1.6的双阳极磁控注入枪时,该管能够在94GHz频率产生26.6kW的峰值输出功率,高于26%的效率。并且结果表明,该管在该工作模式下工作稳定。 展开更多
关键词 回旋管 W波段 二次谐波 复合腔
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用于回旋速调管的新型开放式球形谐振腔
15
作者 刘本田 王峨锋 +2 位作者 钱丽军 李志良 冯进军 《中国电子科学研究院学报》 2011年第2期189-191,共3页
作为毫米波、亚毫米波源的回旋速调管工作于W波段及以上波段时,如何提高输出功率和工作效率是回旋管研究的重点。对开放式球形腔TE谐振模式的特点进行了理论分析,并与圆柱谐振腔TE模式进行了比较,通过计算模拟对比了二者谐振腔的电场能... 作为毫米波、亚毫米波源的回旋速调管工作于W波段及以上波段时,如何提高输出功率和工作效率是回旋管研究的重点。对开放式球形腔TE谐振模式的特点进行了理论分析,并与圆柱谐振腔TE模式进行了比较,通过计算模拟对比了二者谐振腔的电场能量分布特点。与圆柱谐振腔TE021模式相比,在电子通过区域,开放式球形腔内TE102谐振模的高频电场的能量较强,有利于提高注-波互作用效率,从而可提高回旋速调管的功率和效率。 展开更多
关键词 开放式球形腔 回旋速调管 高功率 高效率 毫米波
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利用边界元法设计回旋管单阳极磁控注入枪
16
作者 李志良 朱敏 +2 位作者 冯进军 王峨锋 刘本田 《中国电子科学研究院学报》 2008年第4期436-440,共5页
利用边界元法编制了计算磁控注入枪的程序,并使用该程序设计和模拟一个工作在35 GHz,70 kV,10 A基波回旋放大器的单阳极磁控注入枪,得到较好的计算结果。并给出了工作电压、磁场分布对电子束性能的影响。结果表明,边界元法在分析磁控注... 利用边界元法编制了计算磁控注入枪的程序,并使用该程序设计和模拟一个工作在35 GHz,70 kV,10 A基波回旋放大器的单阳极磁控注入枪,得到较好的计算结果。并给出了工作电压、磁场分布对电子束性能的影响。结果表明,边界元法在分析磁控注入枪系统和回旋器件电子光学方面是一种非常有效的方法。 展开更多
关键词 边界元法 回旋管 磁控注入枪 电极形状 数值计算
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Ka波段低电压回旋行波管放大器研究
17
作者 李志良 冯进军 +3 位作者 刘本田 王峨锋 曾旭 闫铁昌 《微波学报》 CSCD 北大核心 2012年第S1期143-145,共3页
低电压回旋行波管放大器的工作电压取得较低,从而降低了电极间耐压难度,具有广阔的应用前景。本文通过对周期介质加载结构的Ka波段低电压回旋行波管高频结构、模式竞争以及注波互作用研究,确定了Ka波段低电压回旋行波放大器的基本工作参... 低电压回旋行波管放大器的工作电压取得较低,从而降低了电极间耐压难度,具有广阔的应用前景。本文通过对周期介质加载结构的Ka波段低电压回旋行波管高频结构、模式竞争以及注波互作用研究,确定了Ka波段低电压回旋行波放大器的基本工作参数,通过PIC模拟计算,在电子注电压为45kV,注电流为6A时,获得了大于77kW的输出功率,超过40dB的增益。 展开更多
关键词 KA波段 低电压 回旋行波管放大器
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W波段回旋管谐振腔特性参数测量方法的研究
18
作者 曾旭 王峨锋 冯进军 《微波学报》 CSCD 北大核心 2015年第4期47-50,共4页
W波段回旋振荡管是一种重要的高功率毫米波源,它通常采用圆柱开放式谐振腔作为其高频结构。谐振腔所具有的特性参数,如谐振频率和品质因数影响了整管的性能。在W波段,特性参数对于尺寸的变化特别敏感,因此,有必要对加工好的开放式谐振... W波段回旋振荡管是一种重要的高功率毫米波源,它通常采用圆柱开放式谐振腔作为其高频结构。谐振腔所具有的特性参数,如谐振频率和品质因数影响了整管的性能。在W波段,特性参数对于尺寸的变化特别敏感,因此,有必要对加工好的开放式谐振腔的特性参数进行测量。利用直接耦合法实现了对5组开放式谐振腔谐振频率和品质因数的无损检测,实验结果验证了该方法的可行性与有效性。同时,分析了加工误差对谐振腔性能造成的影响,结果表明,当开放式谐振腔渐变角度的加工误差达到7%以上时,谐振频率将偏移0.2GHz。 展开更多
关键词 W波段 回旋振荡管 开放式谐振腔 谐振频率 品质因数
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W波段回旋行波管收集极热可靠性设计 被引量:3
19
作者 孙昊 王峨锋 +3 位作者 朱源 曾旭 冯进军 闫铁昌 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期110-113,共4页
利用粒子模拟软件和热分析软件,对W波段回旋行波管收集极区的电子轨迹和热分布进行了仿真计算。通过对收集极磁场参数的优化,调节了收集极区的电子分布,使得电子轰击区域从17.05cm2增加到28.52cm2,提高了67%,从而降低了单位面积的功率... 利用粒子模拟软件和热分析软件,对W波段回旋行波管收集极区的电子轨迹和热分布进行了仿真计算。通过对收集极磁场参数的优化,调节了收集极区的电子分布,使得电子轰击区域从17.05cm2增加到28.52cm2,提高了67%,从而降低了单位面积的功率密度。通过对收集极内壁热分布的仿真分析,确定了1kW/cm2的功率密度及1.12L/s的冷却水流量,以确保收集极内壁温度低于材料熔点,不会产生物理损坏,使得收集极能够稳定工作,保证了管子的工作稳定性。通过热仿真计算验证了优化方案的可行性,并已应用于实际。 展开更多
关键词 回旋行波管 收集极 粒子模拟 电子轨迹 热仿真
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慢同步波行波管特性研究 被引量:4
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作者 朱玫 王峨锋 +3 位作者 冯进军 Бугаев С.В Коннов А.В Саввин В.П 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期1671-1676,共6页
在传统行波管的放大过程中,随着电子纵向群聚的加深,由于空间电荷效应导致的非线性效应,影响了行波管的输出性能。介绍了一种新型的行波管并分析了其作用机理,分析了这种新型行波管慢波系统的结构及其色散特性,讨论了T形齿结构和梯形齿... 在传统行波管的放大过程中,随着电子纵向群聚的加深,由于空间电荷效应导致的非线性效应,影响了行波管的输出性能。介绍了一种新型的行波管并分析了其作用机理,分析了这种新型行波管慢波系统的结构及其色散特性,讨论了T形齿结构和梯形齿结构慢波系统几何尺寸对工作性能的影响。通过圆极化行波的高频横向电场调制电子束,导致电子束在空间的扭转,使得电子在放大过程中没有经过纵向群聚而处于减速场中,消除了非线性效应,提高了行波管的输出性能。 展开更多
关键词 高功率微波 行波管 群聚 圆极化 横向场 色散
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