同轴膜片加载圆波导相对论行波管注-波互作用线性理论研究 被引量：7

1

作者 岳玲娜 王文祥 +1 位作者 宫玉彬 蓝永海 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第9期885-888,共4页

　从改善圆盘加载波导作为相对论行波管慢波结构的特性入手,加入同轴内导体,着重研究其小信号理论。利用场匹配法导出了"热"色散方程并计算求解,具体分析了系统的电子注参量及慢波结构几何尺寸对小信号增益及慢波相速的影响,... 　从改善圆盘加载波导作为相对论行波管慢波结构的特性入手,加入同轴内导体,着重研究其小信号理论。利用场匹配法导出了"热"色散方程并计算求解,具体分析了系统的电子注参量及慢波结构几何尺寸对小信号增益及慢波相速的影响,为同轴圆盘加载相对论行波管的设计提供了理论基础。 展开更多

关键词 同轴圆盘加载 慢波系统 小信号增益 注-波互作用

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耦合腔慢波特性及其注-波互作用的三维软件模拟 被引量：7

2

作者 雷文强 杨中海 廖平 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第7期673-676,共4页

　利用MAFIA软件分别对休斯型耦合腔慢波结构进行了由冷腔到热腔的计算机模拟,并将冷腔模拟结果分别与理论计算结果和实验测试结果进行比较,发现模拟结果更加接近实验值,色散特性的平均误差在0.02%左右,耦合阻抗的平均误差在5%左右,基... 　利用MAFIA软件分别对休斯型耦合腔慢波结构进行了由冷腔到热腔的计算机模拟,并将冷腔模拟结果分别与理论计算结果和实验测试结果进行比较,发现模拟结果更加接近实验值,色散特性的平均误差在0.02%左右,耦合阻抗的平均误差在5%左右,基本满足设计要求;由冷腔模拟结果导入MAFIA三维粒子模拟模块中进行注 波互作用模拟,对其工作机理进行了定性分析。 展开更多

关键词 慢波特性 MAFIA 休斯型耦合腔 计算机模拟 冷腔 热腔 注-波互作用 三维粒子模拟 高功率微波放大器

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回旋速调管放大器注-波互作用分析 被引量：7

3

作者 罗勇 李宏福 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期724-728,共5页

给出了自洽非线性大信号理论分析方法,在理论分析和高频计算的基础上,建立了回旋速调管放大器注波互作用计算模型,对其进行数值计算。研究多种参量对放大器输出功率、增益、效率等的影响,通过优化得到了中心频率34GHz的四腔回旋速调管... 给出了自洽非线性大信号理论分析方法,在理论分析和高频计算的基础上,建立了回旋速调管放大器注波互作用计算模型,对其进行数值计算。研究多种参量对放大器输出功率、增益、效率等的影响,通过优化得到了中心频率34GHz的四腔回旋速调管放大器设计方案。粒子模拟表明在工作电压65kV,注电流8A,电子注横向与纵向速度比为1.5时,输出功率230kW,带宽230MHz,电子效率45%,饱和增益33dB。 展开更多

关键词 注-波互作用 效率 频带 回旋速调管放大器 高功率毫米波

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磁化环形等离子体填充波导中注-波互作用的研究

4

作者 李伟 魏彦玉 +1 位作者 鄢扬 刘盛纲 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第8期1126-1130,共5页

该文利用线性理论,对相对论环形电子注与环形等离子体互作用产生微波辐射进行了研究。在考虑有限磁场的基础上,利用“匹配场法”求得色散方程。重点分析了等离子体密度、厚度,外加磁场对等离子体切伦可夫脉塞注-波互作用的影响,并计算... 该文利用线性理论,对相对论环形电子注与环形等离子体互作用产生微波辐射进行了研究。在考虑有限磁场的基础上,利用“匹配场法”求得色散方程。重点分析了等离子体密度、厚度,外加磁场对等离子体切伦可夫脉塞注-波互作用的影响,并计算了各参量变化时的波增长率以及色散关系。 展开更多

关键词 波导 注-波互作用 环形等离子体 环形电子注 有限磁场 色散方程 增长率 微波器件

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Ka回旋行波管自洽非线性注-波互作用研究

5

作者 鄢然 罗勇 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期873-877,共5页

通过利用场的正交模式展开法求解有源的Maxwell方程,给出了电子对行波场的激励方程,并结合回旋行波管的具体结构与小回旋电子注的特点,在引导中心系中展开场方程,耦合电子运动方程,从而给出了自洽的回旋行波管的非线性方程。给出了速度... 通过利用场的正交模式展开法求解有源的Maxwell方程,给出了电子对行波场的激励方程,并结合回旋行波管的具体结构与小回旋电子注的特点,在引导中心系中展开场方程,耦合电子运动方程,从而给出了自洽的回旋行波管的非线性方程。给出了速度离散、介质加载、分布加载对回旋行波管自洽方程的修正。编制了非线性程序,通过数值计算给出电流、速度离散、介质加载、分布加载对回旋行波管输出功率的影响;结合小信号理论对自激振荡的研究,利用非线性理论,可以得出在稳定工作条件下回旋行波管的最优化参数,为制管实际提供理论指导与设计参数。 展开更多

关键词 注-波互作用分析 介质加载 Ka波段回旋行波管 自洽非线性大信号理论 速度离散

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用于受控热核聚变的兆瓦级同轴腔回旋振荡器的注-波互作用分析 被引量：1

6

作者 张珊 薛谦忠 +3 位作者 刘高峰 王雪微 赵鼎 张连正 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期613-620,共8页

相对于高阶工作模式的单腔回旋管,同轴腔回旋管具有缓解模式竞争,提高单模工作的稳定性,以及增大功率容量的优点,宜用于受控热核聚变中的电子回旋共振加热和电子回旋电流驱动而受关注.详细地研究了工作频率为170 GHz,TE34,11,模同轴腔... 相对于高阶工作模式的单腔回旋管,同轴腔回旋管具有缓解模式竞争,提高单模工作的稳定性,以及增大功率容量的优点,宜用于受控热核聚变中的电子回旋共振加热和电子回旋电流驱动而受关注.详细地研究了工作频率为170 GHz,TE34,11,模同轴腔回旋管的结构参数、电子束参数及腔壁损耗对注-波互作用的影响.首先对170 GHz兆瓦级功率模式选择进行分析,给出了工作模式.再次,基于时域自洽非线性理论,编写了时域单模稳态注-波互作用程序,分析了电流、磁场强度和腔壁欧姆损耗对互作用的影响,并对工作参数进行了优化.模拟结果表明:当电子束电流为68 A,工作电压为65 kV,引导磁场强度为6.58 T时,可获得2.18 MW的输出功率,49.23%的效率,外腔壁上的欧姆损耗密度峰值为1.94 kW/cm2,内导体表面的小于0.15 W/cm2;互作用效率随速度零散增大而降低,输出频率向下偏移;电子注厚度对互作用也有相似的影响. 展开更多

关键词 物理电子学 回旋管 自洽非线性理论 同轴腔 注-波互作用

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回旋速调管注-波互作用非线性理论研究 被引量：1

7

作者 郭建华 喻胜 李宏福 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期2453-2456,共4页

利用自洽非线性理论对回旋速调管放大器中的电子注-波互作用进行了时域瞬态分析,建立了多腔回旋速调管非线性理论,给出了相应的电子运动方程和复数形式的互作用瞬态场方程。给出并分析了一支工作在TE01模Ka波段四腔回旋速调管注-波互作... 利用自洽非线性理论对回旋速调管放大器中的电子注-波互作用进行了时域瞬态分析,建立了多腔回旋速调管非线性理论,给出了相应的电子运动方程和复数形式的互作用瞬态场方程。给出并分析了一支工作在TE01模Ka波段四腔回旋速调管注-波互作用的数值计算结果,当电子注电压为72.8kV,电流为11.8A,速度零散为5%时,可以得到335kW的最大饱和功率输出,39.6%的电子效率及320MHz的饱和带宽,与实验值相比较,二者较为吻合。 展开更多

关键词 回旋速调管 电子注-波互作用 非线性理论 毫米波放大器

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G波段双注折叠波导行波管的注-波互作用特性 被引量：1

8

作者 高鹏鹏 张兆传 +1 位作者 刘文鑫 马同礼 《太赫兹科学与电子信息学报》 北大核心 2018年第4期571-575,共5页

研究了G波段双注折叠波导(FWG)TE20模的基本特性。首先计算了双注FWG TE20模的高频特性,采用等效电路法计算了色散特性;根据定义式计算了耦合阻抗,同时将二者的计算结果与HFSS仿真结果进行对比。结果显示,色散特性随频率升高差距增大,... 研究了G波段双注折叠波导(FWG)TE20模的基本特性。首先计算了双注FWG TE20模的高频特性,采用等效电路法计算了色散特性;根据定义式计算了耦合阻抗,同时将二者的计算结果与HFSS仿真结果进行对比。结果显示,色散特性随频率升高差距增大,耦合阻抗随频率升高差距降低。利用电磁仿真技术(CST)粒子模拟软件对双注FWG TE20模的注-波互作用情况进行仿真,得到了慢波结构中电子轨迹以及输入输出信号频谱图,结果表明,在工作频率为205 GHz时,四段FWG的增益为34.74 dB。 展开更多

关键词 太赫兹 双注折叠波导 行波管 注-波互作用

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螺旋线行波管注-波互作用三维粒子模拟 被引量：1

9

作者 熊晓燕 李明之 《微波学报》 CSCD 北大核心 2010年第S2期105-108,共4页

结合时域有限差分方法和粒子模拟方法,开发了螺旋线行波管的三维注-波互作用粒子模拟程序。从最基本的电磁场运动规律和力学规律出发,利用高速计算机直接求解完整的麦克斯韦方程组和洛伦兹方程,完成了对C波段螺旋线行波管的注-波互作用... 结合时域有限差分方法和粒子模拟方法,开发了螺旋线行波管的三维注-波互作用粒子模拟程序。从最基本的电磁场运动规律和力学规律出发,利用高速计算机直接求解完整的麦克斯韦方程组和洛伦兹方程,完成了对C波段螺旋线行波管的注-波互作用的模拟计算,得到了电子的相位和空间分布以及管子的功率、增益等电性能参量,验证了程序的正确性,为后期优化和设计奠定了基础。 展开更多

关键词 螺旋线行波管 注-波互作用 时域有限差分方法 三维粒子模拟

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卷绕双梳齿行波管中注-波互作用的研究

10

作者 刘文渊 魏彦玉 +3 位作者 许雄 段兆云 王文祥 宫玉彬 《微波学报》 CSCD 北大核心 2010年第S1期554-556,共3页

本文利用CST软件中的粒子工作室对采用卷绕双梳齿慢波结构的圆极化行波管中的注-波互作用情况进行了粒子模拟研究,观察了电子束的运动情况,同时得到了电压、电流、磁场和输入功率四个重要电气参数对输出功率的影响。研究结果为圆极化行... 本文利用CST软件中的粒子工作室对采用卷绕双梳齿慢波结构的圆极化行波管中的注-波互作用情况进行了粒子模拟研究,观察了电子束的运动情况,同时得到了电压、电流、磁场和输入功率四个重要电气参数对输出功率的影响。研究结果为圆极化行波管的设计奠定了理论基础。 展开更多

关键词 卷绕双梳齿 注-波互作用 粒子模拟 圆极化行波管

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注-波互作用的时域PIC数值模拟

11

作者 刘涛 王自成 刘濮鲲 《微波学报》 CSCD 北大核心 2010年第S1期452-454,共3页

针对螺旋线行波管的注-波互作用过程,依据等效线路模型和动力学方程,采用粒子模拟方法进行时域计算,并给出部分主要的数值求解结果。本文的仿真结果基本与现有软件的模拟结果一致,同时针对由于计算模型不同而产生的计算偏差,给出了深入... 针对螺旋线行波管的注-波互作用过程,依据等效线路模型和动力学方程,采用粒子模拟方法进行时域计算,并给出部分主要的数值求解结果。本文的仿真结果基本与现有软件的模拟结果一致,同时针对由于计算模型不同而产生的计算偏差,给出了深入的分析,为后续的研究工作奠定了重要的基础。 展开更多

关键词 螺旋线行波管 注-波互作用 时域计算 粒子模拟方法

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S波段耦合腔行波管非线性注-波互作用方程组的数值解

12

作者 谢荣祥 王彬 谢文楷 《现代电子技术》 2009年第4期131-133,137,共4页

推导了考虑相对论效应的一维非线性注-波互作用自洽工作方程组。借鉴田炳耕的圆盘模型推导空间电荷场。对空间电荷场表达式提出简化假设并使其归一化,该假设将大大节省考虑空间电荷场时的计算时间。编写计算机程序对注-波互作用自洽工... 推导了考虑相对论效应的一维非线性注-波互作用自洽工作方程组。借鉴田炳耕的圆盘模型推导空间电荷场。对空间电荷场表达式提出简化假设并使其归一化,该假设将大大节省考虑空间电荷场时的计算时间。编写计算机程序对注-波互作用自洽工作方程组进行了数值求解,利用该程序分析了空间电荷力对注-波互作用的影响,得出S波段耦合腔行波管的效率,增益和瞬时带宽。计算结果表明：在2.87～3.35 GHz频带范围内效率达到14%以上,增益大于18.5 dB,瞬时带宽达到15%,结果达到设计要求。 展开更多

关键词 耦合腔行波管 空间电荷场 非线性注-波互作用 S波段 数值模拟

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L波段10MW同轴腔多注速调管双端口输出系统的研究 被引量：2

13

作者 张瑞 王勇 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第9期2282-2286,共5页

该文对L波段10 MW多注速调管输出系统开展了模拟和实验研究。计算分析了新型双端口6注同轴输出腔谐振频率、品质因数、特性阻抗等高频参数;设计了扁波导耦合输出窗,在波导内设置金属杆以调节阻抗匹配,使输出窗在工作频点1.3 GHz的驻波... 该文对L波段10 MW多注速调管输出系统开展了模拟和实验研究。计算分析了新型双端口6注同轴输出腔谐振频率、品质因数、特性阻抗等高频参数;设计了扁波导耦合输出窗,在波导内设置金属杆以调节阻抗匹配,使输出窗在工作频点1.3 GHz的驻波比计算值小于1.01,驻波比1.2以下带宽为100 MHz;加工了输出系统实物,开展了冷测实验,实验值与设计值吻合良好;利用PIC软件对输出系统注-波互作用特性进行了计算,获得了大于10 MW的输出功率,计算注-波转换效率大于65%。 展开更多

关键词 多注速调管 同轴谐振腔 输出窗 注-波互作用

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太赫兹波段Smith-Purcell辐射的消逝波特性研究

14

作者 姚龙 王勇 樊宇 《微波学报》 CSCD 北大核心 2017年第S1期11-13,共3页

文中在太赫兹频率波段呈现了三维介质加载光栅(DLG)的Smith-Purcell(SP)辐射的消逝波的模拟。消逝波提供反馈来约束电子束,这是SP自由电子激光器(FEL)振荡原理的基础。将从PARTICLE-IN-CELL(PIC)代码获得仿真结果并与三维金属光栅进行比... 文中在太赫兹频率波段呈现了三维介质加载光栅(DLG)的Smith-Purcell(SP)辐射的消逝波的模拟。消逝波提供反馈来约束电子束,这是SP自由电子激光器(FEL)振荡原理的基础。将从PARTICLE-IN-CELL(PIC)代码获得仿真结果并与三维金属光栅进行比较,结果表明DLG的采用可以增强消逝逝波,从而进一步改善注-波的相互作用。 展开更多

关键词 Smith-Purcell辐射 介质加载光栅 注-波互作用

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太赫兹折叠波导慢波电路及功率合成技术

15

作者 向怀鑫 缪旻 +1 位作者 李振松 边兴旺 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期63-68,共6页

针对太赫兹频段行波管输出功率较小的瓶颈以及对紧凑型设计的明确需求,提出一种管内功率合成的0.34 THz折叠波导行波管结构。首先,对太赫兹折叠波导慢波结构的高频特性进行了研究,通过仿真计算得到了其色散特性和耦合阻抗,0.34 THz处归... 针对太赫兹频段行波管输出功率较小的瓶颈以及对紧凑型设计的明确需求,提出一种管内功率合成的0.34 THz折叠波导行波管结构。首先,对太赫兹折叠波导慢波结构的高频特性进行了研究,通过仿真计算得到了其色散特性和耦合阻抗,0.34 THz处归一化相速度为0.248,耦合阻抗为0.46Ω;其次,提出了用于管内功率合成的3 dB定向耦合器结构设计,分析表明,其在0.31~0.368 THz范围内,幅度平衡度在±0.19 dB以内,隔离度优于24 dB;最后,完成了基于3 dB定向耦合器管内功率合成的折叠波导行波管基本结构设计并构建了仿真模型,仿真结果表明,最大输出功率为9.16 W,增益为26.6 dB,3 dB带宽达到21 GHz。作为对比,单个折叠波导行波管输出功率为6.18 W,故管内合成的折叠波导行波管的输出功率是单个行波管输出功率的1.48倍;此外,与采用常规外置功率合成结构的双行波管组件设计相比,管内功率合成折叠波导行波管的横向尺寸至少缩减了56.5%。 展开更多

关键词 太赫兹(THz) 折叠波导行波管 3 dB定向耦合器 功率合成 注-波互作用

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螺旋线行波管1维多频非线性理论与模拟 被引量：7

16

作者 高鹏 杨中海 +4 位作者 李斌 李建清 胡玉禄 朱小芳 廖莉 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期459-462,共4页

采用CHRISTINE报告中的1维多信号非线性互作用模型,在其场方程、相位方程和含空间电荷场的运动方程的表达式基础上,增加了切断区域的工作方程组,并考虑了电位下沉带来的影响。基于此非线性互作用工作方程组编写了数值计算程序。为了便... 采用CHRISTINE报告中的1维多信号非线性互作用模型,在其场方程、相位方程和含空间电荷场的运动方程的表达式基础上,增加了切断区域的工作方程组,并考虑了电位下沉带来的影响。基于此非线性互作用工作方程组编写了数值计算程序。为了便于对行波管互作用进行模拟设计时选择最佳工作电压和输入功率,在程序中加入了扫描电压和输入功率的功能。对某行波管注波互作用过程进行了模拟,并分析了谐波和互调的影响。由于计算速度快,模拟结果较好,对螺旋线行波管的初步设计和验证具有较强的指导意义。 展开更多

关键词 行波管 CAD 注-波互作用 非线性 CHRISTINE

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毫米波静电聚焦行波管电子光学系统的设计 被引量：3

17

作者 李飞 郝保良 +3 位作者 肖刘 刘濮鲲 王景田 赵建东 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期191-195,共5页

介绍了静电聚焦方式在毫米波行波管中的独特优势,分析了周期静电聚焦场的建立方法。基于某Ka波段行波管,首先根据指标要求设计了强流电子枪并选择类梳齿状结构作为其慢波电路,然后对电子枪和类梳齿状慢波电路组成的电子光学系统进行了... 介绍了静电聚焦方式在毫米波行波管中的独特优势,分析了周期静电聚焦场的建立方法。基于某Ka波段行波管,首先根据指标要求设计了强流电子枪并选择类梳齿状结构作为其慢波电路,然后对电子枪和类梳齿状慢波电路组成的电子光学系统进行了模拟计算,最后对慢波电路的关键尺寸进行了容差分析。结果显示,在周期静电场的作用下,电子注全部平稳地通过了慢波系统。良好的静态通过率为后续高效率的注-波互作用奠定了基础,证明了利用静电场聚焦毫米波行波管中大电流密度电子注的可行性。 展开更多

关键词 静电聚焦 电子光学 毫米波行波管 注-波互作用 慢波结构

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Ka波段高功率基波回旋速调管高频系统研究 被引量：2

18

作者 王建勋 罗勇 徐勇 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期290-294,共5页

对Ka波段、工作模式为TE021模的基波高功率回旋速调管的高频结构进行了研究.讨论了群聚腔两端突变对TE02模反射相位和幅值,以及绕射产生的TE01模的相位和幅值的影响;TE01模相干迭加效应和对TE02模场分布形式的影响,通过粒子模拟计算研... 对Ka波段、工作模式为TE021模的基波高功率回旋速调管的高频结构进行了研究.讨论了群聚腔两端突变对TE02模反射相位和幅值,以及绕射产生的TE01模的相位和幅值的影响;TE01模相干迭加效应和对TE02模场分布形式的影响,通过粒子模拟计算研究了最具破坏性的杂模.优化设计了腔体的尺寸,使得既降低了TE01模对工作模TE02模的影响又有效抑制了最具破坏性的杂模,并得到了34GHz的TE021模四腔回旋速调管放大器设计方案.PIC计算表明:在工作电压70kV,注电流20A,电子横纵向速度比为1.5时,中心频率33.97GHz,输出功率720kW,相对带宽1.5%,电子效率51.4%,饱和增益大于49.7dB. 展开更多

关键词 回旋速调管 高功率毫米波源 TE02模 注-波互作用

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70GHz二次谐波倍频回旋速调管研究 被引量：2

19

作者 王建勋 罗勇 廖绍伟 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第12期2025-2029,共5页

对70 GHz二次谐波倍频回旋速调管高频结构和电子与波互作用进行了研究。研究了TE02模腔体绕射品质因数及模式转化,解决了二次谐波倍频回旋速调管漂移段不能截止70 GHz的TE01模而引起的腔体间高频串扰的问题。分析了注电流、输入功率、... 对70 GHz二次谐波倍频回旋速调管高频结构和电子与波互作用进行了研究。研究了TE02模腔体绕射品质因数及模式转化,解决了二次谐波倍频回旋速调管漂移段不能截止70 GHz的TE01模而引起的腔体间高频串扰的问题。分析了注电流、输入功率、电子横纵速度比和电子注引导中心半径等参数对输出功率、增益和效率的影响。针对二次谐波回旋速调管放大器工作频带窄、效率低,进行了高频结构优化设计,显著地展宽了工作频带,提高了互作用效率。在理论分析和高频计算的基础上,建立了注-波互作用PIC(粒子模拟)模型,进行了粒子模拟计算和优化,得到了70 GHz的二次谐波倍频四腔回旋速调管放大器设计方案。粒子模拟结果表明:在工作电压70 kV,注电流13 A,电子注横向速度与纵向速度比为1.5时,中心频率69.81GHz输出功率256 kW,带宽160 MHz,电子效率28%,饱和增益大于44 dB。 展开更多

关键词 二次谐波 倍频回旋速调管 高功率毫米波源 TE02模群聚腔 注-波互作用

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C波段50MW行波输出速调管设计 被引量：3

20

作者 张瑞 王勇 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期2858-2864,共7页

设计了导流系数1.53μP的电子枪,枪内场强低于22.1kV/mm,阴极平均负载小于6.3A/cm2;采用部分屏蔽流均匀场电磁聚焦系统,实现了对电子注的良好聚焦;设计了C波段π/2模盘荷波导行波输出结构,采用CST软件对其色散特性、耦合阻抗进行了计算... 设计了导流系数1.53μP的电子枪,枪内场强低于22.1kV/mm,阴极平均负载小于6.3A/cm2;采用部分屏蔽流均匀场电磁聚焦系统,实现了对电子注的良好聚焦;设计了C波段π/2模盘荷波导行波输出结构,采用CST软件对其色散特性、耦合阻抗进行了计算分析。首先以单间隙输出腔代替行波输出结构对5腔注-波互作用系统进行计算,确定了前4腔的设计参数,然后采用PIC模拟软件对具有盘荷波导结构的输出系统进行了三维模拟,获得了大于50MW的输出功率,效率大于45%,饱和增益大于50dB,盘荷波导结构间隙电压比单间隙输出腔下降30%,效率提高4%。 展开更多

关键词 速调管 盘荷波导 行波输出结构 注-波互作用

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