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螺旋线型Q波段高效率通信行波管研究
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作者 郑丽 郝保良 +7 位作者 王娟 张彦成 李紫琳 王光强 陈然 耿伟楠 徐光 张丽霞 《空间电子技术》 2025年第1期109-117,共9页
面向卫星通信、无线通信等毫米波应用的快速需求,文章详细研究了螺旋线型Q波段行波管的大功率、高效率、高增益、非线性等物理特性和设计技术。通过尺寸共度效应理论分析,研究了慢波结构的色散特性、耦合阻抗;采用了一种双渐变技术,在... 面向卫星通信、无线通信等毫米波应用的快速需求,文章详细研究了螺旋线型Q波段行波管的大功率、高效率、高增益、非线性等物理特性和设计技术。通过尺寸共度效应理论分析,研究了慢波结构的色散特性、耦合阻抗;采用了一种双渐变技术,在提高电子效率的同时兼顾高增益和良好的非线性指标;采用了主衰减,输入副衰减和切断的设计方法,有效抑制了返波振荡,以使行波管稳定工作;在互作用后电子能谱分析基础上,设计出一种五级降压收集极,收集极效率达到90%,促进了行波管总效率的提高。采用以上设计方法研制了2种Q波段螺旋线通信行波管,具体测试结果为,A型大功率行波管,Q波段(带宽2GHz),输出功率达到125W,饱和总效率达到57%,饱和增益45dB,相移小于49°,重量460 g;B型小型化行波管,Q波段(带宽4.5 GHz),饱和功率65 W,饱和总效率55%,饱和增益46 dB,相移小于45°,重量350 g。两种螺旋线型Q波段行波管满足了通信的高效率、高线性度、高增益、小型化等综合指标要求,测试参数超过公开报道的最新产品,展现出极佳的综合性能。文章所提出的设计方法为Q波段及更高频段螺旋线通信行波管研究提供了一种参考。 展开更多
关键词 毫米波通信 行波管 大功率 高效率 小型化
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基于BERT的微波组件故障知识图谱推理方法
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作者 樊国壮 周金柱 +2 位作者 侯奇峰 高达林 甘宇鹏 《电子机械工程》 2025年第1期34-39,共6页
本研究旨在利用知识推理技术改进微波组件调测过程中的知识补全,以增强故障知识图谱的完整性和准确性,从而提升调测效率和可靠性。针对微波技术领域知识不完备的问题,文中提出了一种基于来自Transformers的双向编码器表示(Bidirectional... 本研究旨在利用知识推理技术改进微波组件调测过程中的知识补全,以增强故障知识图谱的完整性和准确性,从而提升调测效率和可靠性。针对微波技术领域知识不完备的问题,文中提出了一种基于来自Transformers的双向编码器表示(Bidirectional Encoder Representations from Transformers,BERT)模型的知识推理方法MicroReason-BERT。该模型首先在微波组件故障知识图谱上通过遮掩语言模型进行预训练,增强对现有数据的理解能力。随后,通过使用预训练模型的编码器部分,分别对三元组中的头实体、关系和尾实体进行上下文表示编码。在此基础上,MicroReason-BERT结合确定性分类器与空间测量进行表示和结构学习,以优化模型表现。为进一步提升模型性能,文中还引入多种损失函数进行学习。实验结果表明:MicroReason-BERT在测试集上的综合表现优于其他知识推理模型,有效提高了知识图谱的完整度。 展开更多
关键词 微波组件 知识推理 故障诊断 知识图谱
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基于碳纳米管冷阴极的带状注栅控电子枪
3
作者 黄博文 王少哲 +6 位作者 陈旭媛 柳建龙 袁学松 吕志方 巩华荣 宫玉彬 段兆云 《微波学报》 北大核心 2025年第1期70-75,共6页
碳纳米管冷阴极具有良好的场致发射特性,在行波管的电子枪中具有潜在的应用前景。文中基于场致发射理论,研究了一支适用于G波段行波管的碳纳米管冷阴极带状注栅控电子枪。该电子枪由阴极、阴影栅、控制栅、聚焦极和阳极组成。阴极发射... 碳纳米管冷阴极具有良好的场致发射特性,在行波管的电子枪中具有潜在的应用前景。文中基于场致发射理论,研究了一支适用于G波段行波管的碳纳米管冷阴极带状注栅控电子枪。该电子枪由阴极、阴影栅、控制栅、聚焦极和阳极组成。阴极发射面为椭圆形,椭圆长半轴长度为0.8 mm,短半轴长度为0.4mm,两个栅极的开孔形状均为方格网状,而聚焦极通道形状为椭圆形,可以将电子注进一步压缩为带状注。文中分析了电子枪中电场分布以及不同阴影栅厚度对电子注的影响。CST模拟结果表明,当阴极电压为-24.6 kV时,电子枪的阴极发射电流为36.9 mA,射程为7.2 mm,注腰处的横向尺寸为0.52 mm×0.15 mm,电子注截面的面积压缩比为12.9,各电极均无电流截获。本研究为碳纳米管冷阴极应用于G波段行波管奠定了理论基础。 展开更多
关键词 碳纳米管 控制栅 带状注 电子枪
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S波段TE_(11)输出相对论磁控管永磁包装仿真设计
4
作者 崔越 秦奋 +3 位作者 徐莎 雷禄容 张勇 张玉涵 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第1期46-52,共7页
对一个S波段TE_(11)输出8腔全腔提取相对论磁控管(R8 ACAE-RM)的永磁包装设计进行了初步探索。采用一种内磁块和外磁块相组合的结构,内磁块置于阳极筒内阳极块两端,外磁块置于阳极筒外,在互作用区产生磁感应强度约为0.34 T,轴向均匀区... 对一个S波段TE_(11)输出8腔全腔提取相对论磁控管(R8 ACAE-RM)的永磁包装设计进行了初步探索。采用一种内磁块和外磁块相组合的结构,内磁块置于阳极筒内阳极块两端,外磁块置于阳极筒外,在互作用区产生磁感应强度约为0.34 T,轴向均匀区长度为72 mm的磁场,永磁体重量仅为21 kg。相较于传统外磁体系统,该设计可以使磁体重量降低,互作用区磁场强度更加均匀,系统结构更加紧凑,满足高功率微波源系统的轻量化、小型化需求。相对论磁控管选择π模作为其工作模式,通过全腔提取结构输出4个90°扇形TE_(11)模式,最后通过同轴插板模式转换器进行模式转换输出圆波导TE_(11)模式。利用粒子模拟软件对器件仿真模拟,在二极管电压320 kV,永磁体产生的磁场空间下,R8 ACAE-RM获得了1.06 GW的微波输出功率,微波中心频率为2.44 GHz,转换效率约为47%。 展开更多
关键词 高功率微波 永磁包装 TE_(11)模式 相对论磁控管 模式转换
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E波段椭圆弯曲折叠波导的研究
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作者 王一哲 蔡军 +2 位作者 杜英华 张小青 冯进军 《微波学报》 北大核心 2025年第1期82-86,共5页
针对E波段宽带应用,文中提出了一种适用于宽带行波管的新型慢波结构——椭圆弯曲折叠波导。与传统的折叠波导相比,该设计将原直波导段弯曲的部分改为椭圆结构,并增加了直波导段的倾斜角度,从而更好地实现宽带性能。利用电磁场仿真软件CS... 针对E波段宽带应用,文中提出了一种适用于宽带行波管的新型慢波结构——椭圆弯曲折叠波导。与传统的折叠波导相比,该设计将原直波导段弯曲的部分改为椭圆结构,并增加了直波导段的倾斜角度,从而更好地实现宽带性能。利用电磁场仿真软件CST分析了该新型慢波结构各参数对相光速比及耦合阻抗的影响,在71 GHz~96 GHz频段范围内,椭圆弯曲折叠波导结构相较于常规折叠波导结构,在只降低了3.8%耦合阻抗的情况下,提升了77%的相光速比差值,大大改善了宽带性能。 展开更多
关键词 椭圆弯曲折叠波导 慢波结构 行波管 E波段
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TE 30高次模式工作改进型交错栅结构及互作用结构
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作者 刘金亮 张长青 +2 位作者 赵士录 蔡军 冯进军 《微波学报》 北大核心 2025年第1期63-69,共7页
随着行波管的工作频段不断向太赫兹频段发展,尺寸共渡效应的影响越来越明显,主要表现为慢波结构的横向尺寸和电子注通道的宽度不断减小,不仅造成了加工工艺难度的提升,也导致了工作电流的减小以及耦合阻抗的下降,严重影响了行波管性能,... 随着行波管的工作频段不断向太赫兹频段发展,尺寸共渡效应的影响越来越明显,主要表现为慢波结构的横向尺寸和电子注通道的宽度不断减小,不仅造成了加工工艺难度的提升,也导致了工作电流的减小以及耦合阻抗的下降,严重影响了行波管性能,而工作在高次模式的过模行波管能有效解决这一问题。文中研究了过模交错栅的工作特性,并针对低次模式竞争及返波振荡等问题,提出了一种改进型交错栅。该结构工作在高次TE 30模式,相比于同频段工作在基模的电路,其横向尺寸和电子注通道高度分别扩展了3倍和2倍。模式分析的结果表明,新结构在相对较低的工作电压下能够有效抑制返波振荡和模式竞争。基于新型结构设计了两段式高频电路。PIC仿真表明,在26 kV电压、两个150 mA带状注的工作条件下,在217 GHz频率上可以获得103.5 W的功率输出,增益为19.6 dB,频谱分析结果表明工作稳定,无振荡发生。该工作对过模行波管的研制具有指导意义。 展开更多
关键词 太赫兹 过模 尺寸共渡效应 慢波结构 返波振荡
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浸没射流高韦伯数条件下气溶胶水洗去除
7
作者 吕强 田超 +1 位作者 佟立丽 曹学武 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第2期164-170,共7页
基于射流穿透长度与夹带液滴分数等水力模型,建立了混合气体射流条件下气溶胶惯性碰撞去除模型,通过对注入区空间离散构建了高韦伯数射流流型含气芯夹带特征的气溶胶水洗去除分析方法。采用气溶胶水洗机理实验装置开展的两组蒸汽份额为6... 基于射流穿透长度与夹带液滴分数等水力模型,建立了混合气体射流条件下气溶胶惯性碰撞去除模型,通过对注入区空间离散构建了高韦伯数射流流型含气芯夹带特征的气溶胶水洗去除分析方法。采用气溶胶水洗机理实验装置开展的两组蒸汽份额为64%,淹没深度为0.7 m,质量通量分别为217 kg/(m^(2)·s)和120 kg/(m^(2)·s)实验,以及引用淹没深度为0.5 m、质量通量为95 kg/(m^(2)·s)的纯不凝性气体载带气溶胶的RCA2实验结果,对分析方法进行了验证。结果表明:考虑射流水力学特征的气溶胶水洗去除模型的预测结果与实验值符合较好,通过参数分析发现随着射流韦伯数的增加,射流穿透长度和夹带液滴分数均增加,增强了气溶胶与液滴的惯性碰撞作用。 展开更多
关键词 气溶胶 水洗 射流 惯性碰撞 净化因子
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适用于G波段超构表面行波管的多注电子枪研究
8
作者 孙世昭 邹建军 +4 位作者 江胜坤 陈旭媛 王战亮 宫玉彬 段兆云 《微波学报》 北大核心 2025年第1期58-62,共5页
G波段超构表面行波管具有天然的双电子注通道,电子注可以在超构表面两侧传输,和超构表面的局域增强电场进行注波互作用,可提高G波段行波管的输出功率和效率。本文研究了一支适用于G波段超构表面行波管的多注电子枪,其采用八个相同的圆... G波段超构表面行波管具有天然的双电子注通道,电子注可以在超构表面两侧传输,和超构表面的局域增强电场进行注波互作用,可提高G波段行波管的输出功率和效率。本文研究了一支适用于G波段超构表面行波管的多注电子枪,其采用八个相同的圆形阴极构成双排阵列,以产生双排多电子注,同时设计了一种三级聚焦极,使双排多电子注聚焦并与电子注通道适配。模拟结果表明,当注电压为24.6 kV、阴极半径为0.15 mm时,总注电流达到173 mA,阴极发射电流密度为30.6 A/cm^(2),射程为13 mm。静态流通模拟结果表明,在0.2 T的均匀磁场聚焦下,电子注在超构表面慢波结构中可以传输70 mm。该研究为G波段超构表面行波管的研究奠定理论基础。 展开更多
关键词 G波段 超构表面行波管 多注电子枪 三级聚焦极
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L波段10 MW小型化永磁聚焦多注速调管的研究
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作者 李闯 闫继伟 +2 位作者 卫博 李冬凤 储开荣 《微波学报》 北大核心 2025年第1期76-81,共6页
针对应用需求,文中设计并研发了一种新型L波段10 MW小型化速调管。文中给出了简要的设计过程及测试结果。该管采用永磁聚焦结合多注基模谐振腔技术,在阴极电压70 kV条件下实现了10 MW的峰值功率输出、45%以上的效率和46 dB以上的增益。... 针对应用需求,文中设计并研发了一种新型L波段10 MW小型化速调管。文中给出了简要的设计过程及测试结果。该管采用永磁聚焦结合多注基模谐振腔技术,在阴极电压70 kV条件下实现了10 MW的峰值功率输出、45%以上的效率和46 dB以上的增益。该管质量仅为76 kg,将L波段10 MW级高峰值功率速调管的重量较常规降低一个数量级。 展开更多
关键词 多注速调管 周期反转永磁聚焦 多注基模谐振腔 小型化速调管 高峰值功率
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渐变组分背势垒GaN HEMT器件特性研究
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作者 张瑞浩 万发雨 +3 位作者 徐儒 徐佳闰 李月华 宋润陶 《微波学报》 北大核心 2025年第1期26-31,共6页
高频氮化镓微波功率器件的短沟道效应是限制其射频性能的重要原因,通常采用背势垒结构来提高二维电子气的限域性,抑制短沟道效应。然而背势垒层的加入会增加寄生电阻与栅极电容,使电流增益截止频率f_(t)与最大震荡频率f_(max)降低。因此... 高频氮化镓微波功率器件的短沟道效应是限制其射频性能的重要原因,通常采用背势垒结构来提高二维电子气的限域性,抑制短沟道效应。然而背势垒层的加入会增加寄生电阻与栅极电容,使电流增益截止频率f_(t)与最大震荡频率f_(max)降低。因此,本文采用了一种铝组分渐变的铝氮化镓背势垒结构,在一定程度上提高了器件的f_(t)和f_(max)。研究结果表明:与组分为0.05的固定组分背势垒相比,0~0.1渐变组分背势垒器件的最大震荡频率f_(max)最高提升了11.1 GHz,达到150.9 GHz。其射频功率特性也得到了明显改善,当工作频率为8 GHz时,最大输出功率密度达到5.2 W/mm,功率增益达到14.8 dB,功率附加效率达到了30.3%。 展开更多
关键词 氮化镓基高电子迁移率晶体管器件 渐变组分背势垒结构 短沟道效应 二维电子气限域性
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W波段行波管低电压小型化技术研究 被引量:4
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作者 杜英华 蔡军 +1 位作者 张小青 冯进军 《微波学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期10-13,共4页
有源相控阵雷达、无人机载侦察雷达的高频率发展,对小型化W波段行波管提出了明确应用需求。文中主要开展W波段行波管小型化研究,设计上采用低电压、大电流方案提高增益参量,使用高耦合阻抗慢波结构搭配相速跳变技术提升电子效率;同时开... 有源相控阵雷达、无人机载侦察雷达的高频率发展,对小型化W波段行波管提出了明确应用需求。文中主要开展W波段行波管小型化研究,设计上采用低电压、大电流方案提高增益参量,使用高耦合阻抗慢波结构搭配相速跳变技术提升电子效率;同时开展零部件结构设计,实现整管小型化。基于上述方法开展了低电压百瓦级W波段行波管设计并进行了制管验证。实测结果显示工作电压12.8 kV,89 GHz~100 GHz频带内输出功率大于100 W;使用四极降压收集极提升总效率,90 GHz~99 GHz内总效率大于30%,整管带外包装件尺寸为252×50×42 mm^(3)。 展开更多
关键词 W波段 行波管 低电压 小型化 宽频带
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W波段4路平面集成行波管 被引量:2
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作者 杨金生 纪焕丽 +5 位作者 孙然 穆涵硕 张小青 杜英华 蔡军 冯进军 《微波学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期1-5,13,共6页
针对短毫米波有源相控阵应用,文中优化设计了W波段高效率高频系统、低电压电子枪、一维阵列电子注平面聚焦系统和4路平面集成行波管拓扑结构,采用常规PPM聚焦系统制管验证了高频系统设计的有效性,设计并制作了2路流通管样件,电子注流通... 针对短毫米波有源相控阵应用,文中优化设计了W波段高效率高频系统、低电压电子枪、一维阵列电子注平面聚焦系统和4路平面集成行波管拓扑结构,采用常规PPM聚焦系统制管验证了高频系统设计的有效性,设计并制作了2路流通管样件,电子注流通率均高于85%,验证了一维阵列电子注平面聚焦系统的设计有效性。基于验证的高频系统、低电压电子枪以及平面磁聚焦系统,设计了4路平面集成行波管拓扑结构,研制了W波段4路平面集成行波管样管。测试结果表明,4路行波管电子注流通率均高于80%,相同工作电压(12.6 kV)下4路行波管输出功率优于10 W,带宽均达到6 GHz,增益均高于25 dB,具有较好的电性能一致性,为短毫米波行波管有源相控阵应用提供了新的解决方案。 展开更多
关键词 W波段 平面集成行波管 一维阵列电子注 平面磁聚焦系统 电子注流通率
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应用型电子直线加速器用C波段大功率速调管研究与开发 被引量:1
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作者 杨誉 杨京鹤 +14 位作者 王常强 刘秀莹 韩广文 吴青峰 范雨轩 王博 雷瀚 毕振亮 陈伟 崔爱军 于国龙 吕约澎 王国宝 张立锋 朱志斌 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期167-173,共7页
为满足C波段应用型直线加速器功率源要求,研制了一支C波段大功率速调管。通过对电子枪结构模拟计算并利用正反向组合式聚焦线圈调整过渡区磁场,完成了电子光学系统设计,电子注通过率达到100%,电子注波动率为4.8%。综合应用一维至三维计... 为满足C波段应用型直线加速器功率源要求,研制了一支C波段大功率速调管。通过对电子枪结构模拟计算并利用正反向组合式聚焦线圈调整过渡区磁场,完成了电子光学系统设计,电子注通过率达到100%,电子注波动率为4.8%。综合应用一维至三维计算程序对注-波互作用段开展参数优化及PIC仿真,最终确定了6个谐振腔的速调管方案。腔体加工冷测调配后焊接形成整管,并开展了高功率测试,在电子注电压为115 kV、电流为79.6 A条件下,馈入频率为5712 MHz、功率为100 W的信号时,该速调管可输出的峰值功率为3.52 MW,增益为45.5 dB,效率为38.5%,达到了预期研制目标。 展开更多
关键词 C波段 速调管 直线加速器
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一维阵列电子注平面聚焦系统磁场分布特性 被引量:1
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作者 杨金生 纪焕丽 孙然 《太赫兹科学与电子信息学报》 2024年第1期1-5,共5页
针对平面集成行波管对一维阵列电子注聚焦的应用需求,设计了4通道电子注平面磁聚焦系统。将各通道磁场轴向和横向分量沿轴分布特征计算结果与测试结果进行对比,确认了Opera软件计算磁场分布特征的准确性。为与轴对称周期永磁(PPM)聚焦... 针对平面集成行波管对一维阵列电子注聚焦的应用需求,设计了4通道电子注平面磁聚焦系统。将各通道磁场轴向和横向分量沿轴分布特征计算结果与测试结果进行对比,确认了Opera软件计算磁场分布特征的准确性。为与轴对称周期永磁(PPM)聚焦系统电子注通道内磁场分布特性进行对比,建立了轴对称PPM聚焦系统模型,测试结果与计算结果一致性较好。通过平面聚焦系统与轴对称PPM聚焦系统电子注通道内的磁场纵向和横向分布特性对比表明,两种聚焦系统电子注通道内纵向和横向磁场具有相同的分布特征,在离轴相同位置的圆周上横向磁场分量与轴向分量的比值均为Bx/Bz≈0.11,该平面聚焦系统可实现一维阵列圆形电子注的良好聚焦。 展开更多
关键词 一维阵列电子注 平面磁聚焦系统 磁场分布特性 PPM聚焦系统
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自研28 GHz/50 kW回旋管实现长时间连续运行
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作者 胡林林 黄麒力 +7 位作者 卓婷婷 胡鹏 龚胜刚 孙迪敏 蒋艺 马国武 陈洪斌 马弘舸 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1-3,共3页
介绍了中国工程物理研究院应用电子学研究所针对磁约束聚变装置电子回旋共振加热(ECRH)系统、重离子加速器电子回旋共振(ECR)离子源以及前沿科技探索应用研制的28 GHz/50 kW连续波回旋管最新实验结果。研究团队在2019年该回旋管实现50 k... 介绍了中国工程物理研究院应用电子学研究所针对磁约束聚变装置电子回旋共振加热(ECRH)系统、重离子加速器电子回旋共振(ECR)离子源以及前沿科技探索应用研制的28 GHz/50 kW连续波回旋管最新实验结果。研究团队在2019年该回旋管实现50 kW/30 s运行的基础上,通过结构优化和稳定性设计验证,最终实现了在10~50 kW功率范围多个功率水平的稳定长时间连续运行,典型运行结果为16 kW/3000 s、26 kW/900 s、46 kW/1800 s、50 kW/300 s,特别在输出功率32 kW连续稳定工作了400 min。这是国内首次研制出小时级连续工作的中等功率回旋管。 展开更多
关键词 回旋管 电子回旋共振加热 ECR离子源 连续波 磁约束聚变
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加载环形等离子体束的圆柱波导中慢等离子体波高频特性的数值研究
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作者 杨温渊 董志伟 +1 位作者 董烨 周前红 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期215-221,共7页
等离子体相对论微波发生器(PRMG)可以产生宽带高功率微波输出,同时又具有良好的频率可调谐性,因此在雷达、通信、电子对抗和物体探测等诸多领域均具有良好的应用前景。PRMG通常采用加载环形等离子体束的圆柱波导作为其波束互作用区,工... 等离子体相对论微波发生器(PRMG)可以产生宽带高功率微波输出,同时又具有良好的频率可调谐性,因此在雷达、通信、电子对抗和物体探测等诸多领域均具有良好的应用前景。PRMG通常采用加载环形等离子体束的圆柱波导作为其波束互作用区,工作模式为慢等离子体波TM_(01)模(下称P-TM_(01)模)。P-TM_(01)模的色散特性及其变化规律对PRMG输出性能有着重要影响。利用全电磁粒子模拟程序对加载环形等离子体束的圆柱波导中P-TM_(01)模的色散特性和场分布进行了粒子模拟和分析,获得等离子体束密度n_(p)、径向厚度Δr_(p)和径向位置r_(p)以及外加引导磁场强度B_(z)和波导半径r_(w)等参数对P-TM_(01)模的色散特性和场分布的影响规律。主要研究结果包括:(1)一定范围内,n_(p)和Δr_(p)的变化对色散特性影响较大,r_(p),B_(z)和r_(w)的变化对色散特性影响较小。值得关注的是,由于波导中环形等离子体束的存在,随着波导半径r_(w)的增加,相同纵向波数k_(z)对应的P-TM_(01)模的频率没有降低而是略有提高。因此,在实际应用时,可以适当加大波导径向尺寸以提高器件功率容量;适当降低磁场,则有利于提高器件的紧凑性。(2)P-TM_(01)模的纵向电场的方向不随径向位置变化,径向电场的方向在等离子体束内外两侧相反,外侧的场分布与同轴波导中TEM模相似。(3)主要物理参数变化时,场分布基本特点不会改变。但随着纵向模式数N和k_(z)相应增加,电场能量向等离子体束收拢,不利于波束相互作用和电磁场的耦合输出。因此为了PRMG的高效运行,束波互作用的共振点最好落在k_(z)相对较小的区域。上述研究结果对PRMG的设计和优化具有一定的理论参考价值。 展开更多
关键词 等离子体相对论微波发生器 慢等离子体波 色散特性 场分布 粒子模拟
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Ku波段全腔提取相对论磁控管仿真设计
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作者 秦奋 徐莎 +3 位作者 张勇 崔悦 张玉涵 王冬 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期133-136,共4页
为了拓展相对论磁控管工作频段,设计了一个Ku波段高效率全腔提取相对论磁控管。该器件采用20腔阳极结构,冷腔模拟结果表明其π模工作频率约为13.5 GHz。结合全腔轴向提取技术,在电压150 kV、电流0.41 kA、工作磁场0.4 T的条件下,PIC仿... 为了拓展相对论磁控管工作频段,设计了一个Ku波段高效率全腔提取相对论磁控管。该器件采用20腔阳极结构,冷腔模拟结果表明其π模工作频率约为13.5 GHz。结合全腔轴向提取技术,在电压150 kV、电流0.41 kA、工作磁场0.4 T的条件下,PIC仿真得到38 MW的仿真功率,工作频率13.47 GHz;仿真得到的功率转换效率约61.6%。仿真结果表明该器件转换效率高,结构紧凑,具有实现轻小型永磁包装的潜质。 展开更多
关键词 高功率微波 相对论磁控管 全腔提取 KU波段 轻小型化
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大回旋cusp电子注数值模拟 被引量:5
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作者 赵青 李宏福 +1 位作者 任同 罗勇 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期631-634,共4页
新一代宽带、高增益、大功率回旋行波管需要新型的电子注,而大回旋cusp电子注为其实现提供了可能。对大回旋cusp电子注进行系统理论分析,建立了大回旋cusp电子注的物理模型,在理论分析基础上进行了大量数值计算和模拟优化,并对大回旋cus... 新一代宽带、高增益、大功率回旋行波管需要新型的电子注,而大回旋cusp电子注为其实现提供了可能。对大回旋cusp电子注进行系统理论分析,建立了大回旋cusp电子注的物理模型,在理论分析基础上进行了大量数值计算和模拟优化,并对大回旋cusp电子枪设计中的影响因素进行探讨。设计出一支低速度零散、高速度比、低纹波,适用于高次谐波的高功率(54 kV,2.7 A)cusp电子枪。 展开更多
关键词 cusp磁场 电子枪 大回旋cusp电子注 回旋行波管
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复杂结构共形全电磁粒子模拟技术研究进展
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作者 陈再高 唐泽华 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期808-817,共10页
全电磁粒子模拟方法可准确模拟强电磁场与电子束之间的非线性相互作用,被广泛应用于真空电子器件的数值模拟研究及参数的优化设计。传统全电磁粒子模拟方法采用电磁场时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)方法计算器件内... 全电磁粒子模拟方法可准确模拟强电磁场与电子束之间的非线性相互作用,被广泛应用于真空电子器件的数值模拟研究及参数的优化设计。传统全电磁粒子模拟方法采用电磁场时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)方法计算器件内电磁场随时间的变化,但FDTD方法采用正六面体单元的结构网格,会带来阶梯误差;电磁场时域有限元(finite-element time-domain,FETD)方法采用非结构网格能准确描述复杂模型,可用于复杂结构的电磁场数值模拟,但需求解大型逆矩阵,无法适用于电大尺寸结构的数值模拟。为准确模拟复杂真空电子器件内电磁场与电子束之间的非线性相互作用,国内外学者在复杂结构共形全电磁粒子模拟技术方面取得了突破性研究进展,实现了基于共形FDTD方法的全电磁粒子模拟技术,开展了基于FETD方法的全电磁粒子模拟技术研究,并研制了数值模拟软件。为促进国内复杂结构共形全电磁粒子模拟技术研究及应用,本文首先对基于共形FDTD方法的全电磁粒子模拟技术研究中的关键技术进行了详细介绍,包括共形结构网格生成技术、电磁场共形FDTD技术、共形电子束发射技术;然后对基于FETD方法的全电磁粒子模拟技术中的关键技术进行了详细介绍,包括所采用的基函数、电磁场方程的求解、计算过程中满足的电荷守恒和高斯守恒定律;同时给出了两种模拟技术对典型真空电子器件的模拟结果。 展开更多
关键词 等离子体模拟 共形时域有限差分(FDTD) 时域有限元方法 全电磁粒子模拟方法 真空电子器件
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时域间断伽辽金-粒子模拟方法研究进展
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作者 陈再高 齐红新 +1 位作者 李炎培 任泽平 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期818-826,共9页
时域间断伽辽金-粒子模拟(discontinuous Galerkin time-domain particle-in-cell,DGTD-PIC)方法采用非结构网格能准确描述复杂结构,采用高阶基函数进一步提高了计算的精度,同时避免了求解大型逆矩阵,在等离子体和高功率电磁学相关数值... 时域间断伽辽金-粒子模拟(discontinuous Galerkin time-domain particle-in-cell,DGTD-PIC)方法采用非结构网格能准确描述复杂结构,采用高阶基函数进一步提高了计算的精度,同时避免了求解大型逆矩阵,在等离子体和高功率电磁学相关数值模拟方面具有广泛的用途。近年来国内外报道了大量DGTD-PIC方面的研究工作,该方法在核心关键技术方面已取得了许多突破性进展。为促进DGTD-PIC方法的发展及应用,本文对该方法在修正势的DGTD电磁场计算方法、复频移完全匹配层边界、非结构网格中带电粒子定位与电荷和电流分配等关键技术方面所取得的研究成果进行了详细介绍。 展开更多
关键词 等离子体模拟 时域间断伽辽金(DGTD)方法 有限元方法 全电磁粒子模拟算法 真空电子器件
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