强流相对论环形电子束在低磁场中传输分析 被引量：6

1

作者 杨建华 张亚洲 +2 位作者 舒挺 张建德 王勇 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期412-416,共5页

用理论和粒子模拟相结合的方法分析了强流薄环形相对论电子束在低磁场导引下,在均匀波导,无箔二极管,以及锥形波导和渐减磁场位形条件下的传输过程,研究了束包络的波动和如何减少波动的问题。分析表明:在无箔二极管中一个适当渐增的磁... 用理论和粒子模拟相结合的方法分析了强流薄环形相对论电子束在低磁场导引下,在均匀波导,无箔二极管,以及锥形波导和渐减磁场位形条件下的传输过程,研究了束包络的波动和如何减少波动的问题。分析表明:在无箔二极管中一个适当渐增的磁场位形可以有效地抑制束电子的径向运动,从而减少电子在波导中的波动幅度;电子束在锥形波导和渐减磁场位形中运动,不会增加束电子的波动。因此适当的磁场位形可以降低微波器件对导引磁场的要求,有利于实现永磁包装微波器件。 展开更多

关键词 低磁场 环形电子束 强流相对论 无箔二极管 磁场位形 相对论电子束 锥形波导 微波器件 粒子模拟 传输过程 径向运动 波动幅度 导引磁场 束包络 分析表

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周期会切磁场聚焦强流相对论带状电子束的理论分析和粒子模拟 被引量：2

2

作者 杜广星 钱宝良 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期2425-2431,共7页

对低幅值、短周期、有偏置磁极的周期会切磁场中300 keV,3 kA带状电子束的传输进行了理论分析和粒子模拟。给出了将波导宽度考虑在内的轴向均匀带状电子束的空间电荷场和作用在有限厚度的带状电子束的短边和宽边上的聚焦力的表达式,并... 对低幅值、短周期、有偏置磁极的周期会切磁场中300 keV,3 kA带状电子束的传输进行了理论分析和粒子模拟。给出了将波导宽度考虑在内的轴向均匀带状电子束的空间电荷场和作用在有限厚度的带状电子束的短边和宽边上的聚焦力的表达式,并利用束匹配的方法得到了磁场的幅值和周期,以及电子束通道的宽度和高度等参数。最后根据理论计算的结果进行了3维粒子模拟验证,结果表明:束宽边上聚焦良好,而在短边上带状电子束的轴向有限长效应使得聚焦力与散焦力沿轴向不能完全匹配,在束包络上产生了Betatron振荡,但在300 mm的距离上传输效率仍能达到98%以上,说明有偏置磁极的周期会切磁场聚焦强流带状电子束在理论上是可行的。 展开更多

关键词 高功率微波 偏置磁极周期会切磁场 强流相对论带状电子束 电子束传输

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电子束在等离子体微波器件中的脉动 被引量：1

3

作者 陈希 谢文楷 刘盛纲 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第1期97-102,共6页

对填充等离子体漂移空间小脉动电子束进行了近似分析，对大脉动电子束进行了较精确的计算，结果表明虽然α区和β区束的脉动性能各不相同，但幅度和波长均受限于电子入射的初始条件和等离子体参数，当其它条件给定后存在一最佳等离子体... 对填充等离子体漂移空间小脉动电子束进行了近似分析，对大脉动电子束进行了较精确的计算，结果表明虽然α区和β区束的脉动性能各不相同，但幅度和波长均受限于电子入射的初始条件和等离子体参数，当其它条件给定后存在一最佳等离子体填充密度。 展开更多

关键词 磁自聚焦 电子束 等离子体 脉动 微波器件

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强流相对论多注电子束研究进展

4

作者 王淦平 金晓 +3 位作者 李春霞 黄华 刘振帮 李乐乐 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期38-42,共5页

研制了基于爆炸发射的扇形和圆柱形多注阴极系统,并开展了强流相对论多注电子束的实验研究。研究发现:扇形多注阴极由于发射端面电场分布严重不均,电子束主要由尖端发射,束斑畸变明显,当每注扇形电子束进入到多注扇形漂移管内时,在空间... 研制了基于爆炸发射的扇形和圆柱形多注阴极系统,并开展了强流相对论多注电子束的实验研究。研究发现:扇形多注阴极由于发射端面电场分布严重不均,电子束主要由尖端发射,束斑畸变明显,当每注扇形电子束进入到多注扇形漂移管内时,在空间电磁场的作用下电子束会绕束心旋转,导致束斑的畸变和束流的损失;圆柱形多注阴极发射端电场分布相对均匀,电子束斑畸变较小,每注电子束在多注漂移管内绕束心的旋转不会引起束斑的畸变和束流的损失;由于阴极杆和多注阴极柱的发射,多注电子束品质较差,进入多注漂移管时存在电子束轰击管壁现象,造成束流的损失甚至截止。采用大内径磁场可增大阳极筒内半径,明显提高束流的传输效率。目前,采用功率约6.5GW、传输效率约89%的相对论多注电子束驱动的多注速调管,可实现GW量级的微波输出。 展开更多

关键词 高功率微波 强流相对论多注电子束 束斑畸变 传输效率

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Ka波段同轴多注相对论速调管的电子束引入

5

作者 党智伟 李士锋 +4 位作者 王战亮 黄华 王腾钫 刘振帮 宫玉彬 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期78-83,共6页

首先通过理论分析确定影响多注电子束引入效率的主要因素,确定初步的结构参数;其次利用三维粒子模拟软件建立Ka波段相对论多注二极管模型进行仿真优化,使电子束引入效率达到89%;并开展了电子束的产生与传输实验研究,验证了粒子模拟仿真... 首先通过理论分析确定影响多注电子束引入效率的主要因素,确定初步的结构参数;其次利用三维粒子模拟软件建立Ka波段相对论多注二极管模型进行仿真优化,使电子束引入效率达到89%;并开展了电子束的产生与传输实验研究,验证了粒子模拟仿真结果。在电子束电压502 kV、束流4.34 kA、轴向磁感应强度0.76 T的条件下,电子束引入效率达到了72%,由电子束轰击尼龙靶材获得的电子束束斑图表明,电子束在产生与传输过程中形状未发生畸变,产生的电子束直径约为2 mm。模拟和实验研究验证了设计的强流多注二极管可以产生高品质的电子束和实现高效率的电子束引入。 展开更多

关键词 高功率微波 同轴多注相对论速调管 相对论多注二极管 多注电子束引入

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强流相对论环形电子束自调制振荡研究

6

作者 施永飞 祝大军 +1 位作者 刘盛纲 李正红 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第11期1855-1860,共6页

主要研究了强流相对论环形电子束在等位谐振腔内的非线性自调制振荡,用小信号理论分析了电子起振的条件,得出了电子起振的扰动频率。基于该理论分析,又提出了一种不外加磁场的新型高功率微波器件,该器件主要由一个圆柱谐振腔和一个同轴... 主要研究了强流相对论环形电子束在等位谐振腔内的非线性自调制振荡,用小信号理论分析了电子起振的条件,得出了电子起振的扰动频率。基于该理论分析,又提出了一种不外加磁场的新型高功率微波器件,该器件主要由一个圆柱谐振腔和一个同轴波导输出腔构成。用2.5维MAGIC粒子模拟软件对该非线性过程进行数值模拟,分析了输入电压、电流对输出微波功率的影响。模拟结果表明这种结构中确实存在非线性不稳定性,自调制的扰动频率则由电子束的初始能量、电荷密度和电子束的半径以及谐振腔的空间结构给定。利用谐振腔长为4.7 cm、二极管电压为2.8 MV、电流为20 kA的电子束,可以得到频率为4.29 GHz、功率为6 GW的微波输出,束-波转换效率约为11%。 展开更多

关键词 高功率微波 强流相对论环形电子束 自调制振荡 PIC模拟

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环形电子束X－波段相对论速调管实验研究

7

作者 夏连胜 王平山 +4 位作者 黄华 陈裕涛 陈洪斌 甘延青 陈天才 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 1996年第1期1-6,共6页

相对论速调管放大器试验中，采用强流环形电子束，可提供器件更大的脉冲功率，虽然电子束－微波转换效率有所降低，但可望获得更大的辐射功率．另外，研究表明由于采用环形电子束，相互作用间隙中出现静电绝缘现象，有助于提高腔的功率... 相对论速调管放大器试验中，采用强流环形电子束，可提供器件更大的脉冲功率，虽然电子束－微波转换效率有所降低，但可望获得更大的辐射功率．另外，研究表明由于采用环形电子束，相互作用间隙中出现静电绝缘现象，有助于提高腔的功率容量而避免打火现象．我们利用为实心束而设计的相对论速调管放大器，适当改变有关参数，获得大于５ＭＷ的微波输出，电子束参数为５５０ｋｅＶ，５００Ａ． 展开更多

关键词 环形电子束 相对论速调管 微波器件

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电子束横波器件原理及应用 被引量：1

8

作者 王秩雄 陈绳乾 黄建仁 《空间电子技术》 2011年第4期50-54,60,共6页

几十年前,前苏联成功研制了一系列电子束横波器件,其主要优点是线性、高效率和自保护。这些器件已在微波输电、雷达和通信中获得应用。文章对它们的结构、工作原理和技术参数等进行简要介绍。

关键词 微波电子学 电子束横波 非传统微波器件 微波输电

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相对论速调管放大器中微波放大机制

9

作者 丁武 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 1996年第1期47-53,共7页

解析地研究了电子束在相对论速调管放大器（ＲＫＡ）的调制腔和漂移管中的预群聚；第一次用粒子－波相互作用的场方法导出了在辐射腔中预群聚电子束产生辐射的自洽方程；并且计算了线性区的增益．

关键词 调制 色散 辐射 相对论速调管 微波器件

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基于热阴极的相对论返波管电子枪设计 被引量：1

10

作者 刘军乐 邵文生 于志强 《太赫兹科学与电子信息学报》 北大核心 2018年第1期131-134,共4页

近年来热阴极特别是钪系阴极得到充分发展,有望成为高功率微波的电子源。提出一种基于热阴极的新型"面包圈"式电子枪模型,以此电子枪作为相对论返波管的环形电子束发射源。通过仿真软件CST PARTICLE STUDIO对模型进行仿真验证... 近年来热阴极特别是钪系阴极得到充分发展,有望成为高功率微波的电子源。提出一种基于热阴极的新型"面包圈"式电子枪模型,以此电子枪作为相对论返波管的环形电子束发射源。通过仿真软件CST PARTICLE STUDIO对模型进行仿真验证,所得电子枪发射电流为786 A,阴极发射电流密度为30 A/cm2,电子束密度为305 A/cm2,电子通过率为99.9%。最后对热阴极在高功率微波器件中的应用进行了初步探索。 展开更多

关键词 环形电子束 热阴极 相对论返波管 高功率微波

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长脉冲相对论速调管放大器的初步实验研究 被引量：8

11

作者 黄华 范植开 +4 位作者 马乔生 谭杰 甘延青 常安碧 苏昶 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期915-919,共5页

　介绍了L波段长脉冲相对论速调管放大器(RKA)的强流相对论电子束(IREB)的调制及微波提取等方面的实验研究。重点分析了束流经过中间腔间隙调制后束流脉冲缩短和输出微波脉冲缩短问题,经过对注入微波、中间腔和输出腔等参数的调节,得到... 　介绍了L波段长脉冲相对论速调管放大器(RKA)的强流相对论电子束(IREB)的调制及微波提取等方面的实验研究。重点分析了束流经过中间腔间隙调制后束流脉冲缩短和输出微波脉冲缩短问题,经过对注入微波、中间腔和输出腔等参数的调节,得到了比较强的基波调制电流和微波辐射。采用446kV 3.0kA 1.4μs的空心电子束,经过四腔放大后,得到381MW 200ns的辐射微波,束波转换效率28%,增益34dB。 展开更多

关键词 强流相对论电子束 束流调制 脉冲缩短 长脉冲相对论速调管放大器 微波器件

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相对论磁控管的实验研究 被引量：15

12

作者 李家胤 熊祥正 +8 位作者 杨梓强 周晓岚 胡绍湘 张冰 马文多 李慎 李明光 梁正 刘盛纲 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第4期563-567,共5页

简要分析了相３对论磁控管的主要特点与问题，编制了谐振系统数值计算程序，通过数值计算与冷测，对不同阴极尺寸与输出结构的磁控管进行了研究，清晰地描述了磁控管的振荡模式与简并现象。制作了Ａ６型相对论磁控管并进行了热测实验，... 简要分析了相３对论磁控管的主要特点与问题，编制了谐振系统数值计算程序，通过数值计算与冷测，对不同阴极尺寸与输出结构的磁控管进行了研究，清晰地描述了磁控管的振荡模式与简并现象。制作了Ａ６型相对论磁控管并进行了热测实验，研究了输出功率与工作磁场的关系，经过大量优化工作，在Ｓ波段获得了３８０ＭＷ的微波辐射。 展开更多

关键词 相对论磁控管 高功率 微波器件 谐振系统

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线性变压器源驱动相对论速调管放大器的初步实验 被引量：6

13

作者 黄华 何琥 +4 位作者 雷禄容 刘振帮 金晓 王淦平 郭焱华 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期1583-1588,共6页

利用新研制的紧凑型线性变压器驱动源(LTD)脉冲功率源二极管产生的电子束源,开展了S波段长脉冲相对论速调管放大器(RKA)的初步实验研究。采用无箔空心阴极和0.9T恒流源引导磁场从LTD二极管引出了电压600kV、束流6kA、脉宽150ns的环形电... 利用新研制的紧凑型线性变压器驱动源(LTD)脉冲功率源二极管产生的电子束源,开展了S波段长脉冲相对论速调管放大器(RKA)的初步实验研究。采用无箔空心阴极和0.9T恒流源引导磁场从LTD二极管引出了电压600kV、束流6kA、脉宽150ns的环形电子束,该电子束经过1个同轴输入腔和2个同轴调制腔的调制后,产生了幅度5kA、脉宽110ns的基波调制束流,采用该调制束流驱动同轴微波提取腔,辐射输出了峰值功率820MW/110ns的辐射微波,效率28%,增益36dB。同时,开展了重复脉冲RKA和相位特性的实验研究,重复频率10Hz运行时,辐射微波达到800MW/100ns,相位抖动小于20°。 展开更多

关键词 相对论速调管放大器 长脉冲电子束 高功率微波 相位特性 线性变压器驱动源

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相对论返波管频率特性研究 被引量：9

14

作者 杨梓强 李大治 梁正 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 1996年第4期513-517,共5页

研究了等离子体填充下相对论运该管的频率特性。结果表明，随着等离子体浓度增加，返波管的振荡频率明显上移；对空波导情况，实验结果同理论分析结果是相符的。

关键词 相对论返波管 等离子体 频率 微波器件

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强流短脉冲相对论速调管放大器实验研究 被引量：3

15

作者 黄华 孟凡宝 +6 位作者 常安碧 马乔生 张永辉 甘延青 陈代兵 罗敏 龚胜纲 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第10期1291-1294,共4页

　利用无箔空心石墨阴极和0.65T的脉冲引导磁场,从Sinus加速器二极管引出了电压约750kV、电流约8.6kA、脉宽40ns的环形电子束,经过输入腔和中间腔间隙调制后,得到了7kA/43ns的基波调制电流,经过输出腔间隙后,得到了2.1GW/15ns的最大微... 　利用无箔空心石墨阴极和0.65T的脉冲引导磁场,从Sinus加速器二极管引出了电压约750kV、电流约8.6kA、脉宽40ns的环形电子束,经过输入腔和中间腔间隙调制后,得到了7kA/43ns的基波调制电流,经过输出腔间隙后,得到了2.1GW/15ns的最大微波输出功率,束波转换效率33%,最高增益为40dB,并发现脉冲缩短现象。 展开更多

关键词 相对论速调管放大器 强流短脉冲 强流相对论电子束 脉冲缩短 高功率微波

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相对论返波管振荡器齿状阴极 被引量：2

16

作者 宋玮 霍少飞 +2 位作者 史彦超 邓煜群 孙钧 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期968-970,共3页

研究了一种齿状阴极的电子束产生传输过程以及对相对论返波管振荡器产生高功率微波的影响。基于SINUS881加速器,利用束流轰击金属靶观测齿状阴极产生电子束在不同轴向位置上的角向分布,并开展了基于环形阴极和齿状阴极的X波段相对论返... 研究了一种齿状阴极的电子束产生传输过程以及对相对论返波管振荡器产生高功率微波的影响。基于SINUS881加速器,利用束流轰击金属靶观测齿状阴极产生电子束在不同轴向位置上的角向分布,并开展了基于环形阴极和齿状阴极的X波段相对论返波管振荡器的实验研究。对不同齿数及尺寸对电子束流特性、器件输出微波功率和脉冲宽度的影响进行了分析。实验结果表明:当阴极的齿数增加到一定数量时,电子束的横向运动使得电子束在径向逐渐趋于分布均匀;与均匀环形阴极的打靶结果近似,此时,电子束对于相对论返波管振荡器产生微波的功率和脉宽影响不大。 展开更多

关键词 高功率微波 相对论返波管振荡器 强流相对论电子束 齿状阴极

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强流脉冲驱动的X波段多注相对论速调管相位特性 被引量：2

17

作者 袁欢 刘振帮 +2 位作者 黄华 孟凡宝 陈昌华 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期87-92,共6页

相位特性是目前制约多注相对论速调管放大器进一步拓展应用的关键参数之一,为了有效提高器件输出微波相位的稳定性,利用一维非线性理论对X波段强流多注速调管放大器开展了理论研究,得到由强流脉冲特性引起的腔体杂频以及电子束运动速度... 相位特性是目前制约多注相对论速调管放大器进一步拓展应用的关键参数之一,为了有效提高器件输出微波相位的稳定性,利用一维非线性理论对X波段强流多注速调管放大器开展了理论研究,得到由强流脉冲特性引起的腔体杂频以及电子束运动速度变化率是造成输出微波相位波动的部分主要原因,同时基于18注实心电子束构成的X波段多注相对论速调管放大器开展了强流脉冲特性对输出微波频率和相位影响的数值计算,最后利用粒子模拟手段对理论结果进行验证。理论和模拟结果一致表明:强流脉冲的前沿和波动都将导致器件内实际工作频率的偏移,并引起相位波动;在脉冲前沿段,脉冲前沿长度越短,器件内实际工作频率偏移越大,相位波动幅度越大;在脉冲平顶段,脉冲波动导致的频率偏移与电压变化率相关,与电压的幅值无关,而脉冲电压波动导致的输出微波相位波动由电压变化率及其变化幅度两者共同决定。 展开更多

关键词 相对论速调管放大器 多注速调管 相位特性 强流脉冲电子束 高功率微波 X波段

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S波段长脉冲相对论速调管重复频率运行稳定性研究 被引量：1

18

作者 黄华 陈昭福 +6 位作者 袁欢 何琥 李士锋 刘振帮 罗光耀 王淦平 雷禄容 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期9-16,共8页

为了进一步提高S波段高功率强流长脉冲相对论速调管放大器(RKA)的重复频率稳频稳相运行的性能,采用实验结合理论和模拟的方法,分析了其主要制约因素,特别分析了造成器件脉冲缩短和重复频率运行不稳定等问题的根源。研究结果表明,RKA中... 为了进一步提高S波段高功率强流长脉冲相对论速调管放大器(RKA)的重复频率稳频稳相运行的性能,采用实验结合理论和模拟的方法,分析了其主要制约因素,特别分析了造成器件脉冲缩短和重复频率运行不稳定等问题的根源。研究结果表明,RKA中的中间腔和输出腔的电子反射、电子散焦轰击腔体鼻锥是造成脉冲缩短、重复频率运行不稳定的主要根源。通过采用大漂移管半径的器件结构、在漂移管中加载吸波材料以及引导磁场位形、采用电子发射较均匀的碳/碳复合阴极材料等措施,使杂频振荡、脉冲缩短和重复频率工作不稳定性等问题得到了明显减轻,输出微波相位稳定性得到显著提高。采用电压830 kV、束流7.7 kA、脉宽190 ns的环行电子束驱动S波段3腔RKA,重复频率25 Hz运行得到了峰值功率1.55 GW、脉宽163 ns、相位抖动18°(rms)的输出微波。 展开更多

关键词 高功率微波 相对论速调管 强流相对论电子束 相位稳定 脉冲缩短 重复频率运行

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非磁化等离子体填充的相对论返波管的粒子模拟 被引量：5

19

作者 杨梓强 梁正 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期608-612,共5页

对非磁化等离子体填充的相对论返波管进行了粒子模拟分析 ,结果表明在一定的等离子密度范围内 ,观察到电子注的良好传输 ,得到了高功率电磁波输出。等离子体密度变化过程中 ,输出存在有峰值功率点。通过粒子模拟清晰地观察到注、等离子... 对非磁化等离子体填充的相对论返波管进行了粒子模拟分析 ,结果表明在一定的等离子密度范围内 ,观察到电子注的良好传输 ,得到了高功率电磁波输出。等离子体密度变化过程中 ,输出存在有峰值功率点。通过粒子模拟清晰地观察到注、等离子体及波相互作用的物理过程 ,并且模拟结果解释了部分实验现象。 展开更多

关键词 非磁化等离子体填充 相对论返波管 粒子模拟 高功率微波器件 电子注

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一种Ku波段高效率低磁场同轴相对论返波管 被引量：1

20

作者 谭维兵 曹亦兵 +4 位作者 宋玮 陈昌华 李小泽 张立刚 朱晓欣 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期68-73,共6页

设计了一种工作在Ku波段的低磁场同轴相对论返波管。器件工作在同轴TM01近π模式,采用两段式慢波结构构型,在前后段慢波结构中分别主要进行电子束调制与能量提取,以实现高效率工作。通过设计非对称反射腔,引入电子束预调制,进一步加深... 设计了一种工作在Ku波段的低磁场同轴相对论返波管。器件工作在同轴TM01近π模式,采用两段式慢波结构构型,在前后段慢波结构中分别主要进行电子束调制与能量提取,以实现高效率工作。通过设计非对称反射腔,引入电子束预调制,进一步加深电子束调制深度,提高了束波互作用效率。通过调节慢波结构中间漂移段长度,进一步优化器件内部场分布,提取段慢波结构处轴向电场强度得到显著增强,器件工作效率可提升至35%。最终,当磁场强度0.6、二极管电压490V、二极管电流7.5A时,获得1.27GW微波输出,效率约35%,微波频率为14.7GHz。 展开更多

关键词 高功率微波 低磁场 同轴相对论返波管 高效率 KU波段 电子束预调制

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