带双腔反射器的X波段低磁场过模相对论返波管振荡器 被引量：1

1

作者 左靖凡 李士锋 +3 位作者 吴洋 黄华 孙利民 宋法伦 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期59-64,共6页

提出了一种X波段过模低磁场高效率相对论返波管振荡器(RBWO),其主要结构包括一个双谐振腔反射器、一个周期性慢波结构和一个插入式同轴内导体模式选择器。该RBWO采用了过模结构,较大的过模比带来了更高的功率容量。慢波结构分为空心与... 提出了一种X波段过模低磁场高效率相对论返波管振荡器(RBWO),其主要结构包括一个双谐振腔反射器、一个周期性慢波结构和一个插入式同轴内导体模式选择器。该RBWO采用了过模结构,较大的过模比带来了更高的功率容量。慢波结构分为空心与同轴两部分,插入同轴避免了高阶模式的竞争,使两段慢波结构分别工作在TM_(02)和同轴TM_(01)模式下。同时,插入同轴还起着模式转换的功能,将TM_(02)转化为TM_(01),最终在输出波导中输出纯TM_(01)模式。双谐振腔反射器使慢波结构在过模条件下与二极管区域能够实现良好隔离,同时为电子束提供足够的预调制,实现在低磁场下较高的微波转化效率。利用粒子模拟仿真对器件进行优化设计,在二极管电压850 kV、束流11.74 kA、引导磁场0.63 T的条件下,获得了3.5 GW的微波输出功率,微波中心频率为9.46 GHz,转换效率约为35%。 展开更多

关键词 高功率微波 相对论返波管振荡器 过模 谐振腔反射器 模式选择

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一种GW级3.2cm相对论返波管振荡器的数值模拟 被引量：1

2

作者 马乔生 孟凡宝 +1 位作者 常安碧 周传明 《微波学报》 CSCD 北大核心 2006年第B06期166-169,共4页

提出了一种3.2cm的相对论返波管振荡器,并利用2.5维粒子模拟软件KARAT研究了引导磁场强度、电子能量、电子束环平均半径、电子束环厚度对输出微波的影响。最后,在电子束为环形电子束(电子束束环平均半径为0.95cm,束环厚度为1mm)、电子... 提出了一种3.2cm的相对论返波管振荡器,并利用2.5维粒子模拟软件KARAT研究了引导磁场强度、电子能量、电子束环平均半径、电子束环厚度对输出微波的影响。最后,在电子束为环形电子束(电子束束环平均半径为0.95cm,束环厚度为1mm)、电子束束压为900kV、电子束束流为6.7kA、引导磁场为3.2T时,得到了1.2GW的微波输出。 展开更多

关键词 相对论返波管振荡器 粒子模拟 引导磁场 电子束

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充中性气体相对论返波振荡器的粒子模拟研究 被引量：8

3

作者 刘列 刘永贵 李传胪 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第5期757-761,共5页

用PIC粒子模拟方法研究了充中性气体相对论返波管的物理机制 ,成功模拟了电子束碰撞充入返波管中的中性气体电离产生等离子体的过程 ,在电子束传输的路径上形成离子通道 ,有效中和电子束径向空间电荷力 ,有利于电子束的传输及束波相互... 用PIC粒子模拟方法研究了充中性气体相对论返波管的物理机制 ,成功模拟了电子束碰撞充入返波管中的中性气体电离产生等离子体的过程 ,在电子束传输的路径上形成离子通道 ,有效中和电子束径向空间电荷力 ,有利于电子束的传输及束波相互作用产生微波。增加中性气体密度 ,返波管的输出频率明显上移 。 展开更多

关键词 振荡器 充中性气体返波管 粒子模拟 功率 转换效率 频率 相对论返波管

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相对论返波管振荡器齿状阴极 被引量：2

4

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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电子束在相对论返波管振荡器收集极上的能量沉积

5

作者 张良 马腾跃 +3 位作者 杨宁 胡攀 宋玮 梁玉钦 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期144-150,共7页

在圆周对称的磁场作用下,环形电子束以一定角度轰击在圆柱面的相对论返波管振荡器(RBWO)收集极上并将能量沉积其中,采用蒙特卡罗程序FLUKA,建立了电子的能量沉积分布计算模型,研究了电子能量沉积分布规律;建立了背散射电子的运动模型,... 在圆周对称的磁场作用下,环形电子束以一定角度轰击在圆柱面的相对论返波管振荡器(RBWO)收集极上并将能量沉积其中,采用蒙特卡罗程序FLUKA,建立了电子的能量沉积分布计算模型,研究了电子能量沉积分布规律;建立了背散射电子的运动模型,模拟了磁场作用下背散射电子的运动轨迹;研究了圆周对称径向磁场的近似方法。研究结果表明:随着磁场强度的增大,最大能量沉积密度增大,背散射电子在更靠近电子束入射区域的位置再次入射并沉积能量,且可能形成一个新的能量沉积峰值。在磁场强度较大时,采用单向的径向磁场即可较好地计算圆周对称径向磁场下背散射电子的能量沉积分布。 展开更多

关键词 相对论返波管振荡器 能量沉积 FLUKA 背散射电子 圆周对称磁场

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宽间隙反射器相对论返波管同频高阶模式抑制

6

作者 张晓微 李永东 +1 位作者 白现臣 梁玉钦 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期121-126,共6页

实现输出模式控制和纯化是过模相对论返波管振荡器物理设计的关键。结合数值仿真和粒子模拟,对一种宽间隙反射器过模相对论返波管内的同频高阶模式激励及其抑制进行了研究,结果表明:模式转换和激励是同频高阶模式的直接来源,合理优化慢... 实现输出模式控制和纯化是过模相对论返波管振荡器物理设计的关键。结合数值仿真和粒子模拟,对一种宽间隙反射器过模相对论返波管内的同频高阶模式激励及其抑制进行了研究,结果表明:模式转换和激励是同频高阶模式的直接来源,合理优化慢波结构、反射器和二极管参数,抑制由工作模式向高阶模式的转化效率,调整由二极管区反射回束波互作用区的模式相位,实现了过模相对论返波管的高效率工作和高模式纯度微波输出;所设计的宽间隙反射器过模相对论返波管输出微波功率中TM01模式的比例高于98%,功率转换效率约40%,工作频率为9.87GHz。 展开更多

关键词 同频高阶模式 过模相对论返波管振荡器 宽间隙反射器

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相对论返波振荡器的非线性理论 被引量：2

7

作者 文光俊 李家胤 +2 位作者 谢甫珍 于秀云 刘盛纲 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第6期93-97,共5页

本文建立起分析相对论返波管注波互作用过程的自洽非线性工作方程组 ,理论模型中计及了正向波基波与电子注的异步互作用效应、电子注的空间电荷效应 .运用四阶龙格一库塔法编制了数值求解工作方程组的For tran程序 ,对均匀耦合阻抗型器... 本文建立起分析相对论返波管注波互作用过程的自洽非线性工作方程组 ,理论模型中计及了正向波基波与电子注的异步互作用效应、电子注的空间电荷效应 .运用四阶龙格一库塔法编制了数值求解工作方程组的For tran程序 ,对均匀耦合阻抗型器件和耦合阻抗单阶跃变型器件的效率进行了仿真和优化 .数值模拟结果表明正向波基波与同步波在慢波结构起始处的相差 ,正向波基波与电子注的异步互作用效应能显著地影响相对论返波管效率 ,均匀阻抗器件运行于最佳状态时 ,效率可达到 2 7% ,耦合阻抗单阶跃变型器件最优化效率可达到 5 0 % . 展开更多

关键词 相对论返波管 非线性理论 振荡器

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一种X波段过模高效率相对论返波管 被引量：2

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作者 史彦超 滕雁 +5 位作者 陈昌华 肖仁珍 邓昱群 杨德文 王东阳 孙钧 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期33-37,共5页

设计了一种X波段过模高效率相对论返波管(RBWO),主要结构包括双谐振腔反射器、7周期梯形慢波结构与提取腔。该器件慢波结构的过模比为2.6,电子束与结构波TM_(01)模的近π模相互作用,在慢波结构区域束波作用产生的TM_(01)模表面波主要转... 设计了一种X波段过模高效率相对论返波管(RBWO),主要结构包括双谐振腔反射器、7周期梯形慢波结构与提取腔。该器件慢波结构的过模比为2.6,电子束与结构波TM_(01)模的近π模相互作用,在慢波结构区域束波作用产生的TM_(01)模表面波主要转化为TM_(02)模的体波,其输出微波的模式主要为TM_(02)模,占比为81%,其余为TM_(01)模。提出一种过模条件下谐振腔反射器的设计思路,结合模式匹配法,优化得到了一种双谐振腔反射器结构,其对TM_(01)模与TM_(02)模的反射系数均大于0.99,可实现过模条件下RBWO慢波结构与二极管区的良好隔离;同时双谐振腔反射器两个谐振腔中的纵向电场可以对电子束进行充分的预调制,将促进慢波结构区域的束波作用,有利于提升效率。通过在慢波结构后端加入提取腔,进一步提升了转换效率。PIC仿真中,在二极管电压900kV,电流14.3kA,得到了6.6GW的输出功率,转换效率约51%。 展开更多

关键词 高功率微波 相对论返波管 过模 谐振反射器

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X波段相对论返波管谐振反射器 被引量：12

9

作者 宋玮 陈昌华 +5 位作者 孙钧 张立刚 杨猛 陈鹏 张晓微 胡咏梅 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期853-856,共4页

基于TPG2000强流电子束加速器和带谐振反射器的相对论返波管振荡器,开展了X波段高功率微波产生实验研究,获得了功率约2.5 GW,脉宽约20 ns的微波输出。理论分析及模拟了不同倒角大小对谐振反射器的表面电场及截止性能的影响,并对不同倒... 基于TPG2000强流电子束加速器和带谐振反射器的相对论返波管振荡器,开展了X波段高功率微波产生实验研究,获得了功率约2.5 GW,脉宽约20 ns的微波输出。理论分析及模拟了不同倒角大小对谐振反射器的表面电场及截止性能的影响,并对不同倒角开展了实验研究。结果表明,对谐振反射器倒角可增加输出微波脉冲宽度,且随着倒角增加,微波脉宽增加,效率略有降低。在谐振反射器倒角5 mm情况下,利用电压900 kV,电流9 kA的强流电子束,实验获得了功率约2.5 GW、脉宽大于25 ns的微波输出。 展开更多

关键词 高功率微波 相对论返波管振荡器 谐振反射器 脉冲缩短

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3cm相对论返波荡器的粒子模拟研究 被引量：6

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作者 文光俊 李家胤 +2 位作者 谢甫珍 熊祥正 刘盛纲 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第4期621-626,共6页

运用全电磁的相对论的２．５维粒子模拟程序ＭＡＧＩＣ模拟分析了３ｃｍ相对论返波管中注－波互作用的非线性过程，得到了器件微波输出功率，效率，工作频率等参量，模拟结果与实验数据较好地一致。对电子注特性参数，慢波结构尺寸，引... 运用全电磁的相对论的２．５维粒子模拟程序ＭＡＧＩＣ模拟分析了３ｃｍ相对论返波管中注－波互作用的非线性过程，得到了器件微波输出功率，效率，工作频率等参量，模拟结果与实验数据较好地一致。对电子注特性参数，慢波结构尺寸，引导磁场进行了优化，获得了器件最佳化运行的工作参数。 展开更多

关键词 相对论返波管 高功率 微波 粒子模拟 振荡器

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高效率超辐射相对论返波管 被引量：2

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作者 杨温渊 董烨 董志伟 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期630-634,共5页

对新型同轴单程超辐射相对论返波管振荡器进行了进一步的研究。该振荡器的互作用区为同轴结构,外导体为一波纹波导,内导体为一光滑圆波导;辐射场从左端耦合到圆波导后输出,不需要截止颈。通过增加波纹周期数并调整互作用区末端波纹深度... 对新型同轴单程超辐射相对论返波管振荡器进行了进一步的研究。该振荡器的互作用区为同轴结构,外导体为一波纹波导,内导体为一光滑圆波导;辐射场从左端耦合到圆波导后输出,不需要截止颈。通过增加波纹周期数并调整互作用区末端波纹深度,器件的功率转换效率得到进一步的提高。当电子束电压为360 kV,电流为9.15 kA,外加磁场强度为2.7 T时,通过参数优化,模拟获得了瞬时峰值功率超过18 GW、脉冲宽度约400 ps,中心频率为8.1 GHz的微波输出,平均功率转换效率达到了275%。 展开更多

关键词 超辐射 相对论返波管振荡器 数值模拟 功率转换效率

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X波段注入锁定相对论返波管设计

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作者 吴洋 李正红 +2 位作者 金晓 马乔生 余川 《微波学报》 CSCD 北大核心 2014年第S1期486-489,共4页

为实现X波段的相干功率合成,提出了一种高功率的注入锁定相对论返波管模型。器件在结构上分为输入腔和输出慢波结构:输入腔用于减少注入微波的泄漏,同时腔内的驻波电场可以有效调制电子束;输出慢波段实现调制电子束的换能输出。模拟表... 为实现X波段的相干功率合成,提出了一种高功率的注入锁定相对论返波管模型。器件在结构上分为输入腔和输出慢波结构:输入腔用于减少注入微波的泄漏,同时腔内的驻波电场可以有效调制电子束;输出慢波段实现调制电子束的换能输出。模拟表明该结构在注入功率6 k W的条件下,可以实现2.5 GW输出微波的相位控制。 展开更多

关键词 相对论返波管振荡器 锁相 输入腔

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