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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一种新型周期永磁聚焦系统过渡区的设计 被引量：8

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作者 邓光晟 吕国强 +3 位作者 陈增泉 杨蕾 黎泽伦 蔡斐 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期1187-1191,共5页

分析了过渡区中电子注调节的基本原理,设计了一种渐变式的过渡区结构,其注腰半径为0.8mm,周期均匀磁场峰值为0.29 T,周期为4.5 mm,压缩比为22。该结构能够在减小电子枪压缩比的情况下对电子注进行再压缩,得到符合互作用要求的电子注。... 分析了过渡区中电子注调节的基本原理,设计了一种渐变式的过渡区结构,其注腰半径为0.8mm,周期均匀磁场峰值为0.29 T,周期为4.5 mm,压缩比为22。该结构能够在减小电子枪压缩比的情况下对电子注进行再压缩,得到符合互作用要求的电子注。将采用渐变式过渡区结构的电子注匹配与采用传统方法的电子注匹配进行了比较,模拟结果表明:采用渐变式过渡区结构匹配电子注不仅能有效改善电子注的层流性(波动性为8%),还能够提高电子光学系统的稳定性。根据此方法对Ku波段6 kW行波管的电子光学系统进行了模拟计算,得到了良好的设计结果。 展开更多

关键词 周期永磁聚焦 过渡区 压缩比 软件模拟

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带开口磁环的周期永磁聚焦系统的2维模拟 被引量：5

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作者 赵国庆 岳玲娜 +3 位作者 王文祥 宫玉彬 魏彦玉 王雷 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期96-98,共3页

由于目前常用的磁聚焦系统设计方法不能直接计算带有非轴对称开口磁环的磁系统,因此在行波管磁系统实验测试基础上,提出了双面带极靴的开口磁环体积等效概念:将开口磁环等效为相等体积磁性材料的2维轴对称磁环,两者都双面带极靴时轴上... 由于目前常用的磁聚焦系统设计方法不能直接计算带有非轴对称开口磁环的磁系统,因此在行波管磁系统实验测试基础上,提出了双面带极靴的开口磁环体积等效概念:将开口磁环等效为相等体积磁性材料的2维轴对称磁环,两者都双面带极靴时轴上的磁场值相等。使用2维电磁计算软件FEMM计算了采用该等效模型后的周期磁聚焦系统的轴上磁场值,计算结果与带有开口磁环的实际系统测试值符合良好,两者相差仅3×10-3T。该2维等效模型能代替开口磁环进行计算。 展开更多

关键词 高功率微波 行波管 周期永磁聚焦系统 开口磁环 体积等效法

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行波管周期永磁聚焦系统模拟软件的研制 被引量：4

4

作者 胡权 黄桃 +5 位作者 杨中海 李斌 李建清 廖莉 肖礼 朱小芳 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期268-272,共5页

通过对行波管周期永磁聚焦系统(PPM)的理论分析,开发了2维模拟软件UESTC_PPM。该软件主要用于模拟轴对称的永磁结构,在圆柱坐标系下,采用有限差分的方法迭代求解磁钢内外任意位置处的磁感应强度分布。模拟了单磁环结构以及单周期结构,... 通过对行波管周期永磁聚焦系统(PPM)的理论分析,开发了2维模拟软件UESTC_PPM。该软件主要用于模拟轴对称的永磁结构,在圆柱坐标系下,采用有限差分的方法迭代求解磁钢内外任意位置处的磁感应强度分布。模拟了单磁环结构以及单周期结构,将结果与Ansoft Maxwell 3D的模拟结果进行了对比,结果表明:轴上、轴向以及径向磁感应强度的分布图均很接近,但UESTC_PPM软件耗时较短,验证了UESTC_PPM的正确性,并具有一定的精确度。 展开更多

关键词 行波管 周期永磁聚焦系统 CAD 模拟计算

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电子注在周期永磁聚焦系统中运动状态的计算机模拟 被引量：4

5

作者 杨蕾 吕国强 贺兆昌 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2007年第12期1559-1563,共5页

根据周期场聚焦电子注的基本理论,利用行波管仿真软件TWT设计了某行波管的周期永磁聚焦系统,模拟计算了电子注在周期永磁聚焦系统中的运动状态,分别考虑了峰值磁感应强度对静态理想电子注和电子枪发射的电子注的聚焦,过渡区对电子枪发... 根据周期场聚焦电子注的基本理论,利用行波管仿真软件TWT设计了某行波管的周期永磁聚焦系统,模拟计算了电子注在周期永磁聚焦系统中的运动状态,分别考虑了峰值磁感应强度对静态理想电子注和电子枪发射的电子注的聚焦,过渡区对电子枪发射的电子注聚焦的影响,分析了电子注在周期永磁聚焦系统中的传输特性,确定了聚焦系统的周期磁场与过渡区磁场分布规律,为实现周期永磁聚焦系统的一次装管成功提供了有价值的参考。 展开更多

关键词 周期永磁聚焦系统 行波管 电子注 TWT 静态

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带开口磁环的周期永磁聚焦系统的轴向磁场 被引量：3

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作者 彭龙 李元勋 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期2552-2556,共5页

基于磁环的元电流模型,分析了永磁磁环的轴向磁场分布规律。理论计算和测试结果表明:轴向磁化磁环中心轴上的磁感应强度不存在径向分量,只有轴向分量;但磁环开口后,轴向磁场降低,而径向磁场增加,其中心轴上的合成磁感应强度体现出非轴... 基于磁环的元电流模型,分析了永磁磁环的轴向磁场分布规律。理论计算和测试结果表明:轴向磁化磁环中心轴上的磁感应强度不存在径向分量,只有轴向分量;但磁环开口后,轴向磁场降低,而径向磁场增加,其中心轴上的合成磁感应强度体现出非轴对称性,不利于其在周期永磁(PPM)聚焦系统中的应用。根据磁场的轴向分量和径向分量的分布特点,设计和优化了带开口磁环的PPM系统,实现了轴向磁场的周期化。 展开更多

关键词 周期永磁聚焦系统 开口磁环 磁场分布 行波管

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周期永磁聚焦系统直流状态下聚焦性能的计算机模拟 被引量：3

7

作者 孙瑜 屈迅 唐天同 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第6期94-96,共3页

本文概略地阐述了作者研制的行波管周期永磁聚焦系统ＣＡＤ软件的原理、计算方法和功能．该软件包含有计算程序和前。后图形处理程序，计算程序的精度满足工程设计要求，是行波管周期永磁聚焦系统的良好辅助设计手段．

关键词 行波管 周期永磁聚焦 CAD软件 计算机模拟

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同轴相对论速调管周期永磁聚焦系统的初步研究 被引量：3

8

作者 魏元璋 李士锋 +4 位作者 王战亮 黄华 刘振帮 何琥 宫玉彬 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期80-86,共7页

为了探索相对论速调管放大器(RKA)的小型化技术,开展了同轴RKA周期永磁聚焦的物理与设计技术研究。周期永磁聚焦系统采用Halbach阵列结构,产生的磁场类型为周期性会切磁场。首先给出该系统的磁场各个分量的表达式,分析该系统磁场分布的... 为了探索相对论速调管放大器(RKA)的小型化技术,开展了同轴RKA周期永磁聚焦的物理与设计技术研究。周期永磁聚焦系统采用Halbach阵列结构,产生的磁场类型为周期性会切磁场。首先给出该系统的磁场各个分量的表达式,分析该系统磁场分布的特点,并推导得出该系统聚焦强流环形电子束的稳定条件。根据该稳定条件,对Ka波段同轴RKA设计了一个周期永磁聚焦系统,并优化了周期磁场参数,确定了磁场系统设计的最佳周期和幅值。研究结果显示,周期永磁(PPM)聚焦系统在周期长度18 mm和磁场幅值0.33T的条件下可引导500kV、6kA的同轴RKA,得到1GW的微波输出功率,物理分析确定了周期永磁聚焦系统应用于高功率同轴RKA的技术可能性。 展开更多

关键词 同轴相对论速调管 周期永磁聚焦 强流环形电子束

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周期永磁聚焦系统二维二次有限元法研究 被引量：3

9

作者 于云龙 胡权 +1 位作者 黄桃 李斌 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期956-961,共6页

该文基于周期永磁聚焦系统的理论分析,采用2维2次有限元方法求解圆柱坐标系下轴对称永磁体结构的磁感应强度分布。首先对线性有限元法和2次有限元法进行收敛性对比,验证了2次有限元法具有更好的收敛性和更快的收敛速度。然后将2维2次有... 该文基于周期永磁聚焦系统的理论分析,采用2维2次有限元方法求解圆柱坐标系下轴对称永磁体结构的磁感应强度分布。首先对线性有限元法和2次有限元法进行收敛性对比,验证了2次有限元法具有更好的收敛性和更快的收敛速度。然后将2维2次有限元模拟仿真结果与Ansoft Maxwell 2D以及UESTC-PPM的模拟结果进行对比,验证了2维2次有限元法具有较高的计算精度,基本能够满足工程需要。 展开更多

关键词 微波管 周期永磁聚焦 2维2次有限元 磁感应强度分布

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四注行波管周期永磁聚焦系统的优化设计 被引量：4

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作者 程玲莉 王林梅 +3 位作者 王敬东 王磊 袁涛 谭福明 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期51-57,共7页

根据电子注参数、布里渊磁场公式及周期聚焦系统轴向磁通密度峰值经验公式,计算出永磁聚焦系统轴向峰值磁通密度,利用Ansoft Maxwell 3D软件建立了四注行波管周期永磁聚焦系统仿真模型,对模型结构尺寸进行了参数化分析,研究了周期永磁... 根据电子注参数、布里渊磁场公式及周期聚焦系统轴向磁通密度峰值经验公式,计算出永磁聚焦系统轴向峰值磁通密度,利用Ansoft Maxwell 3D软件建立了四注行波管周期永磁聚焦系统仿真模型,对模型结构尺寸进行了参数化分析,研究了周期永磁聚焦系统结构尺寸对聚焦系统通道内磁通密度的影响,确定了磁聚焦系统结构最佳尺寸配合,优化设计出了四注行波管周期永磁聚焦系统。其电子注通道中心轴线上轴向磁通密度峰值B z=309 mT,横向磁通密度B t=2.86 mT,B t/B z=0.92%。 展开更多

关键词 四注行波管 周期永磁聚焦系统 电子注通道 磁通密度

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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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G波段分布作用速调管用新型周期永磁聚焦系统 被引量：1

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作者 王自成 王元坤 曲兆伟 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期47-52,共6页

提出了一种新型周期永磁(PPM)聚焦系统,其中,每半个周期的这种PPM聚焦系统由1件极靴和5块永磁体共同组成,第1、第3、第5块永磁体与第2、第4块永磁体的极化方向相反,且任何相距半个周期的2块永磁体均具有相反的极化方向。采用MTSS2018对... 提出了一种新型周期永磁(PPM)聚焦系统,其中,每半个周期的这种PPM聚焦系统由1件极靴和5块永磁体共同组成,第1、第3、第5块永磁体与第2、第4块永磁体的极化方向相反,且任何相距半个周期的2块永磁体均具有相反的极化方向。采用MTSS2018对这种新型PPM聚焦系统的磁场进行了计算,结果表明新型PPM聚焦系统的轴线上磁感应强度Bz具有显著的第3次和第5次空间谐波,在过0点后能够更快上升到峰值,整体构型十分接近具有理想矩形分布的PPM系统。采用MTSS2018对G波段分布作用速调管(EIK)所需的电子枪进行了模拟计算,并采用上面计算的Bz对该电子注进行聚焦,获得了电子注电压为22 kV,电子注电流为215 mA的电子注,电子注最大半径为0.08 mm,满足G波段EIK的应用要求。计算中的峰值磁感应强度仅为1.2√2BB,说明新型PPM聚焦系统与传统PPM聚焦系统相比,可以在较低的峰值磁感应强度的条件下实现电子注的有效聚焦。 展开更多

关键词 分布作用速调管 电子注 电子注通道 周期永磁 周期永磁聚焦系统

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周期永磁聚焦电子注性能计算机模拟 被引量：25

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作者 廖平 杨中海 +1 位作者 雷文强 廖莉 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期68-72,共5页

　使用全三维电磁场粒子模拟程序MAFIA建立了行波管周期永磁聚焦系统模型,计算了磁系统中的磁场分布和静态电子注传输特性。分析了周期永磁系统聚焦电子注传输特性,并重点讨论了磁场强度、磁场端部效应和横向速度分布对电子注聚焦性能... 　使用全三维电磁场粒子模拟程序MAFIA建立了行波管周期永磁聚焦系统模型,计算了磁系统中的磁场分布和静态电子注传输特性。分析了周期永磁系统聚焦电子注传输特性,并重点讨论了磁场强度、磁场端部效应和横向速度分布对电子注聚焦性能的影响。为周期永磁聚焦系统的工程设计和优化提供了有价值的模拟结果。 展开更多

关键词 周期永磁聚焦 传输特性 三维粒子模拟 MAFIA

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基于有限元的区域分解方法在永磁聚焦系统仿真中的应用 被引量：1

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作者 谢鹏 徐立 +2 位作者 尹俊辉 杨中海 李斌 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第2期488-494,共7页

随着计算机技术以及并行求解技术的发展,区域分解方法越来越多地应用于计算电磁学的各个领域。针对微波管中的永磁聚焦系统仿真,该文提出一种基于有限元的非重叠区域分解方法,其引入一种新型传输条件,并采用内罚的方式推导出有限元弱形... 随着计算机技术以及并行求解技术的发展,区域分解方法越来越多地应用于计算电磁学的各个领域。针对微波管中的永磁聚焦系统仿真,该文提出一种基于有限元的非重叠区域分解方法,其引入一种新型传输条件,并采用内罚的方式推导出有限元弱形式。该区域分解法的最大优势是不需要引入多余的未知量,并且最终集成的有限元矩阵满足对称正定性,适合采用预处理共轭梯度法进行矩阵方程的求解。该文仿真了多个微波管永磁聚焦系统,并与商业软件Maxwell进行了详细的对比,结果表明所提出的区域分解方法和Maxwell精度相当,却拥有着更加优越的计算性能。 展开更多

关键词 微波管 永磁聚焦系统 区域分解法 有限元 传输条件

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开口磁环的周期聚焦系统仿真分析与实验

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作者 郭祖根 阳志新 +6 位作者 姬如静 韩萍 张瑞峰 王琪 王战亮 宫玉彬 巩华荣 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期58-63,共6页

当前行波管周期永磁聚焦系统的波端口位置处的磁环通常采用单向开口磁环。在波端口位置引入波导阻抗调谐支节的基础上,提出了两种不同的双向开口磁环结构。利用三维电磁仿真软件Opera-3D,分析了双开口磁环的中心轴线附近的磁场,并据此... 当前行波管周期永磁聚焦系统的波端口位置处的磁环通常采用单向开口磁环。在波端口位置引入波导阻抗调谐支节的基础上,提出了两种不同的双向开口磁环结构。利用三维电磁仿真软件Opera-3D,分析了双开口磁环的中心轴线附近的磁场,并据此进一步介绍了带双开口磁环周期永磁聚焦系统的设计方法。为了验证带双开口磁环的周期永磁聚焦系统应用的可行性,设计和测试了一套E波段折叠波导行波管电子光学系统。在行波管试验中,电子枪发射电流83 mA,带双开口磁环的周期永磁聚焦系统聚焦的电子束流通率达到99%。 展开更多

关键词 双开口磁环 周期永磁聚焦(ppm)系统 电子光学系统 行波管 Opera-3D

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铁磁性加载复合管壳电子注聚焦性能的研究 被引量：1

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作者 刘洋 魏义学 +3 位作者 史雪春 费娜 邱立 王严梅 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期83-88,共6页

大功率行波管通常利用复合管壳提升高频系统的集成度和散热特性。宽带行波管采用复合管壳高频制造工艺时,由于加载翼片含有铁磁性材料(纯铁)使得聚焦系统的横向磁场分量变大,径向和角向磁场分量呈非均匀性,电子注聚焦困难。本文研究了... 大功率行波管通常利用复合管壳提升高频系统的集成度和散热特性。宽带行波管采用复合管壳高频制造工艺时,由于加载翼片含有铁磁性材料(纯铁)使得聚焦系统的横向磁场分量变大,径向和角向磁场分量呈非均匀性,电子注聚焦困难。本文研究了周期永磁聚焦系统横向磁场产生的原因并建立理论模型,并对磁场分量和其对电子注形态的影响进行了仿真,仿真结果与理论计算结果一致。根据横向磁场分布模型对加载翼片的形状和数量进行优化仿真,结果表明9片齿形加载翼片方案可在保持慢波电路参数的同时,降低聚焦系统的横向磁场分量,改善电子注聚焦效果。 展开更多

关键词 行波管 铁磁性 复合管壳 周期永磁聚焦系统 横向磁场 电子注

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强流相对论电子束在PPM系统中的传输特性研究 被引量：1

17

作者 顾若男 李相强 +2 位作者 孔龙 刘庆想 王少萌 《信息技术》 2017年第12期14-17,共4页

首先对强流相对论电子束在聚焦系统中的传输特性进行了理论分析,给出了束流参数与周期引导磁场峰值大小的关系,然后通过粒子仿真验证了理论分析的正确性,并得到了在一定的电压和通道半径条件下,周期永磁聚焦(PPM)系统能传输的电子束的... 首先对强流相对论电子束在聚焦系统中的传输特性进行了理论分析,给出了束流参数与周期引导磁场峰值大小的关系,然后通过粒子仿真验证了理论分析的正确性,并得到了在一定的电压和通道半径条件下,周期永磁聚焦(PPM)系统能传输的电子束的最大电流。文章为强流相对论电子束周期永磁聚焦系统的设计提供了一定的参考。 展开更多

关键词 强流相对论电子束 周期永磁聚焦 粒子仿真

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140 GHz折叠波导行波管电子光学系统设计与验证

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作者 陈炤飞 陈辑 +2 位作者 吴玉娟 谢青梅 字张雄 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期69-73,共5页

设计了一种140 GHz折叠波导行波管电子光学系统,利用三维粒子仿真软件Opera-3D对考虑热初速效应的圆形电子注在周期永磁聚焦系统内传输状态进行了仿真分析,并对磁场过渡区进行了优化设计,改善电子注与磁场的匹配效果。经计算,该电子光... 设计了一种140 GHz折叠波导行波管电子光学系统,利用三维粒子仿真软件Opera-3D对考虑热初速效应的圆形电子注在周期永磁聚焦系统内传输状态进行了仿真分析,并对磁场过渡区进行了优化设计,改善电子注与磁场的匹配效果。经计算,该电子光学系统阴极发射电流60 mA,阴极电压20 kV,流通率99.9%。样管测试结果显示,电子枪参数与设计结果相符合,实测流通率达到97.2%,行波管实现连续波稳定工作。 展开更多

关键词 折叠波导行波管 电子光学系统 周期永磁聚焦系统 D波段

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0.22THz折叠波导行波管电子光学系统设计与实验研究 被引量：4

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作者 宋睿 周泉丰 +4 位作者 雷文强 蒋艺 胡鹏 马国武 陈洪斌 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期185-189,共5页

设计了一套0.22THz折叠波导行波管电子光学系统,详细介绍了电子枪和周期永磁聚焦系统的设计过程,在电子枪电子束束腰与磁系统不匹配情况下,对磁场过渡区进行了优化设计,以此为基础利用磁场仿真软件对磁场进行模拟和优化,并把磁场位形代... 设计了一套0.22THz折叠波导行波管电子光学系统,详细介绍了电子枪和周期永磁聚焦系统的设计过程,在电子枪电子束束腰与磁系统不匹配情况下,对磁场过渡区进行了优化设计,以此为基础利用磁场仿真软件对磁场进行模拟和优化,并把磁场位形代入电磁仿真软件进行电子束传输仿真,优化后的电子光学系统发射束流10mA,阴极电压15kV,束流通过率96%。通过实验验证,流通管束流通过率93%,高频样管束流通过率94%,与设计相符。高频样管实现连续波运行,功率大于0.4 W,3dB带宽大于12GHz。 展开更多

关键词 折叠波导行波管 电子光学系统 束流通过率 永磁聚焦系统

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太赫兹FWG-TWT电子光学系统的数值模拟验证 被引量：1

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作者 张芳 董志伟 +2 位作者 陈洪斌 周泉丰 束小建 《太赫兹科学与电子信息学报》 北大核心 2018年第1期27-30,共4页

结合实验模型,对0.22 THz折叠波导行波管(FWG-TWT)的电子光学系统进行数值模拟验证。首先对电子枪的工作机制进行细致研究和仿真验证,然后对电子光学系统(包括电子枪和周期永磁聚焦结构两部分)进行一体化建模,结合实际,合理设置仿真模... 结合实验模型,对0.22 THz折叠波导行波管(FWG-TWT)的电子光学系统进行数值模拟验证。首先对电子枪的工作机制进行细致研究和仿真验证,然后对电子光学系统(包括电子枪和周期永磁聚焦结构两部分)进行一体化建模,结合实际,合理设置仿真模型的工作参数及边界条件等。分析影响电子注流通率的关键因素,调整结构参数和束流参数,提高电子注的直流流通率。 展开更多

关键词 太赫兹 折叠波导行波管放大器 电子光学系统 电子枪 周期永磁聚焦系统

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