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根据相对论返波管(RBWO)的非线性理论,数值模拟了耦合阻抗单步跃变型RBWO效率与束流参量、耦合阻抗跃变位置、高低耦合阻抗比值的依赖关系,结果表明器件最优化效率可达到50%.设计制造了一个X波段高功率耦合阻抗单步跃变型RBWO,运用全电磁粒子模拟程序仿真了器件中注波互作用过程,预见出器件功率、效率、频率等性能参量.在电子注电流、注加速电压、互作用区长度相同的实验条件下,测得变阻抗器件实验效率约为均匀阻抗型器件效率的2倍. 相似文献
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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Fortran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27%,耦合阻抗单阶跃变型器件最优化效率可达到50%. 相似文献
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为减少太赫兹回旋器件模式密度和降低模式竞争问题,利用具有模式选择特点的共焦波导结构作为140 GHz回旋行波管(Gyro-TWT)的高频互作用系统。在理论分析基础上,建立注波互作用计算模型并对其进行数值计算;通过对共焦波导高频场分布、衍射损耗、耦合系数以及注波互作用效率等输出参量的分析,选择HE06作为工作模式,确定了140 GHz Gyro-TWT放大器的基本结构和工作参数,并利用注波互作用非线性理论进行分析。模拟结果表明:在注电压为35 kV,注电流2 A,速度比为0.75时,该高频结构在140 GHz频点获得12 kW峰值输出功率,17.1%电子效率和38 dB饱和增益,3 dB带宽达到6 GHz。 相似文献
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本文给出了奥罗管型器件在考虑空间电荷时非线性状态工作的理论分析。研究了采用使沿慢波系统传播的波发生相速跃变的方法提高电子效率的可能性。在考虑到谐振腔损耗的条件下确定了效率和输出功率对注电流的函数关系。文章表明,对于几何参量的最佳值(相当于最大电子效率),效率和输出功率对电流的关系具有滞后的特性。找到了没有电流滞后的工作状态。 相似文献
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本文通过俘越(TRAPATT)二极管的典型的电流和电压工作波形,联系器件的固有物理参量、电性参量以及工作参量,以频域法分析了这种具有大非线性运用器件的归一化阻抗、输出功率、效率以及谐波等的特性。得到了器件在不同工作状态下对于电路匹配阻抗的要求。估算了俘越模式可能获得的最大效率。文中以S波段的常用器件和电路工作参量为例进行数值计算,给出不同工作状态下的特性曲线。对典型实验电路的实测表明,电路阻抗和从典型波形计算出的数值是比较接近的。 相似文献
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本文建立了变参量Wiggler自由电子激光放大器的三维自洽非线性理论。考虑电磁波、电子注和Wiggler场三者均在三维空间中变化,忽略电子注的自身场和空间电荷效应,导出了带有变参量双绕螺旋Wiggler场和轴向导引磁场的矩形波导,轴对称电子注自由电子激光器的非线性互作用微分方程组。数值模拟表明:在适当位置逐渐减小Wiggler场的幅值或周期均能有效地提高电子注的能量转换效率。 相似文献
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本文仅对于简化模型探讨了关于奥罗管(orotron)的效率(起振问题),导出了影响效率的重要参量Z_c,给出了关于这种器件的电子注与场互作用的大信号自洽解,并举例对实际参量进行了数值计算。计算结果指出,为了保证奥罗管能在宽频范围内调谐的前提下研制实用的器件,在设计准光腔的时候,不仅应追求高的品质因数,还应使与电子注作用的光栅上的模斑尽还能伸长和展宽,对于所采用的紧贴光栅表面掠过的电子注,应尽可能提高其电流值。 相似文献
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该文提出了3种槽加载折叠波导行波管慢波结构:三角形、梯形和燕尾形槽加载折叠波导。分析比较了不同槽形状对慢波结构的色散特性和耦合阻抗的影响。利用粒子模拟的方法对W波段4种槽加载折叠波导行波管的非线性注-波互作用进行了研究;在相同的电子注参数和输入功率的条件下,对输出功率、电子效率和增益等参量进行了比较。在多种槽加载结构中,梯形槽加载折叠波导输出功率(255 W)和增益(37.1 dB)最大,电子效率最高(10.7%);燕尾形槽加载折叠波导达到饱和所需要的互作用电路最短(64.2 mm);三角形槽加载折叠波导的3 dB带宽最宽。 相似文献
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1.引言 互作用阻抗是行波管设计中一个十分重要的参量。在耦合腔行波管中,由于电路结构的复杂性,迄今还没有一种分析方法能够精确地计算其互作用阻抗。所以通过冷测来计算互作用阻抗几乎还是唯一实用的方法。虽然利用谐振法测量耦合腔结构的ω-β图和用频率微扰法来测量电场已经是成熟的方法,但是如何从测量的结果来计算互作用阻抗却仍是一个正在探索的问题。本文讨论了从大微扰的测量结果,利用Kosmahl 相似文献
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Guangjun Wen Fuzhen Xie Jiayin Li Shenggang Liu 《Journal of Infrared, Millimeter and Terahertz Waves》2000,21(12):2107-2113
An electromagnetic particle-in-cell code has been used to simulate the nonlinear beam wave interaction and other optimization issues of a X-band RBWO with variable couple impedance, the simulation results show: the device can high-efficiently generate microwave radiation of 950MW peak power at (9.06±O.03) GHz when it is driven by a 5KA-500KV annular electron beam, peak power efficiency is 38%. The preliminary experiment results show that the microwave-generating efficiency of the non-uniform impedance RBWO is about twice of the uniform case in the same operating conditions. 相似文献
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为了实现相对论返波管振荡器(RBWO)永磁包装,本文采用Magic模拟软件在0.5T低磁场相对论返波管(RBWO)器件结构基础上,通过在器件慢波结构末端添加一个部分反射腔,减小电子束质量对束波转换影响,即减小引导磁场的影响,实现了Ku波段相对论返波管振荡器0.3T磁场下运行.当电子束束压600kV、电子束束流7kA时,模拟得到器件输出微波功率740MW,效率18%.尽管该器件的效率低于0.5T磁场下的效率(25%),然而0.3T引导磁场在工程上更容易实现.结合小型化的脉冲功率源进行实验研究,当二极管束压580kV、束流6.5kA,实验获得功率600MW,频率13.10GHz,脉宽25ns的微波输出,该器件的研制可以促进高功率微波(HPM)系统小型化的发展. 相似文献
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GuangJun Wen JiaYin Li FuZhen Xie ShengGang Liu 《Journal of Infrared, Millimeter and Terahertz Waves》1999,20(1):57-69
A two and one half dimensional particle-in-cell code MAGIC has been used to investigate the nonlinear beam-wave interaction in a coaxial relativistic backward wave oscillator(RBWO) and optimize the dependence of the output power on electron beam nature parameter, slow wave structure geometry and magnetic guide field. The optimum conditions for the coaxial RBWO were obtained. The simulation results show: the coaxial RBWO can generate 3.2GW peak output power at 10.2GHz in the TM02 made when an annular electron beam of 20KA is accelerated across a diode potential of 600KV and guided through a section of uniform coaxial corrugated waveguide by an axial magnetic field of 25KG, the peak efficiency is about 27% . A novel coaxial master oscillator–power amplifier was presented in this paper. 相似文献
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基于现有永磁磁体的参数,并结合高功率微波器件的优点,设计了一个X 波段低磁场相对论返波管振荡器,当引导磁场强度为0. 48T、二极管束压和束流分别为530 kV 和7. 0 kA 时,通过粒子模拟软件得到频率9. 42
GHz、功率1. 11GW 的模拟微波输出,器件束波转换效率30%。在强流电子束加速器平台上进行实验研究,当二极管电压500kV、电流6. 2kA、引导磁场强度0. 46T 时,得到频率为9. 40GHz、功率为900MW、脉宽为32ns 的微波输出。该实验结果为低磁场器件实现高功率、高效率微波输出及永磁包装打下了良好的基础。 相似文献
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为实现高功率微波(HPM)系统的小型化,设计一个S波段较低磁场相对论返波管(RBWO)振荡器。针对低磁场特点,分析慢波结构、引导磁场、束压、束流等对输出微波的影响,通过模拟软件(PIC)优化结构。以此设计引导磁场为0.24 T,电子束束压为725 kV,束流为6 kA,频率为3.53 GHz,输出微波功率为1.22 GW,束波转换效率为27%的低磁场S波段相对论返波管。仿真实验结果表明:在强流电子束加速器平台上外加磁场为0.24 T时,得到平均功率1 GW、频率3.58 GHz、脉宽90 ns的微波输出,与理论值一致。进行了重频为1 Hz,20 s的稳定性实验,该实验结果为实现相对论返波管的永磁包装奠定了良好的基础。 相似文献