170 GHz兆瓦级回旋振荡管设计研究

该文基于广义传输线理论和电子回旋脉塞理论,考察模式谱、深入研究注-波耦合系数和不同模式的起振电流,选择TE_32,12模式为170 GHz兆瓦级回旋振荡管的工作模式。通过合理调整电子注工作参数有效抑制高次模谐振腔中的暂态模式,优化谐振腔的光滑缓变段来抑制寄生振荡模式。当电子注的横、纵速度比为1.3,引导中心半径为9.4 mm,电压为80 kV,电流为45 A,互作用磁场约为6.715 T时,该只优化设计的回旋振荡管在170.18 GHz频点输出功率超过1.8 MW,效率约为50%。此外,建立切合实际的电子注速度零散模型,讨论了速度零散对该只管子的性能影响。     

一种具有二次接线拔插功能的电源变压器的研究与应用

目前10kV电力线路上,实现馈线自动化功能(FA)的馈线终端(FTU)所需的220V电源通过10kV线路上电源变压器将10kV电压转化为220V所得,此种10kV电源变压器是一种输出的220V电压并提供装置电源及电压时间型开关的控制电源.该类型电源变压器广泛应用在10kV智能配网上.但是在电源变压器安装、调试过程中,发现电源变压器二次接线不易接线、易接错等诸多问题,为了解决以上问题,提出了一种具有二次接线拔插功能的电源变压器进行相关研究及应用.     

EM－FEL边带不稳定性的动力学理论

本文从Ｖｌａｓｏｖ－Ｍａｘｗｅｌｌ方程出发，利用沿未扰轨道积分的方法，建立了无引导磁场电磁波泵自由电子激光（ＥＭ－ＦＥＬ）的动力学理论．首先讨论了在平衡状态下电子运动的特性，然后求出了普遍的色散方程．导出了平衡态分布函数分别为均匀分布、单能量分布和递减分布三种情况下的色散方程，求出了均匀分布情况下边带不稳定性最大线性增长率及相应的频率．对色散方程进行了数值计算．分析了ＥＭ－ＦＥＬ边带不稳定性的特点．     

电磁波泵自由电子激光边带不稳定性单粒子理论＊

本文用单粒子理论分析了主频电磁波为常振幅常相移情况下电磁波泵自由电子激光(EM-FEL)的边带不稳定性,推出了色散方程,求出了边带的振荡频率与线性增长率,进行了详细的讨论,得出了一些重要的结论。     

虚火花放电初始过程的PIC模拟

比较了两种计算气体放电的模型——流体模型和PIC模型。利用PIC方法对虚火花放电初始放电过程进行了计算机模拟,揭示了三个放电阶段电离增长的特点。对不同的气压和阴极孔径下虚阳极的形成时间和传播速度进行了模拟计算。较高的气压和较大的阴极孔径能够加速虚阳极的形成,并加快向空心阴极扩展速度。研究了较高气压和低气压下空心阴极效应在形成虚阳极过程中的作用。在低气压下,空心阴极效应在起始放电过程中具有重要作用。     

新型反射腔在多频相对论返波振荡器中的粒子模拟研究

设计了两类新型同轴反射腔并成功地应用于多频高功率微波输出.反射腔采用非对称的同轴结构,置于同轴相对论返波振荡器(CRBWO)慢波系统的前端.文中利用2.5维CHIPIC粒子模拟软件进行粒子模拟研究.仿真结果表明,带有两类新型同轴反射腔的双频CRBWO都实现了X波段双频稳定输出,并且其工作的电压和磁场的稳定性要明显好于传统谐振腔双频返波管.采用第二类新型同轴反射腔,在强流电子束电压480 kV,电流7.5kA,磁场2.7T的条件下,得到了稳定的三频、四频输出,其注波转换效率分别为15.3％和13.9％,明显高于其他类型的多频高功率微波器件.     

带状注扩展互作用振荡器的研究

设计了一种带状线性电子注与电磁波进行互作用的低电压高效率的扩展互作用结构.这一结构主要由9个耦合间隙,2个耦合谐振腔组成,具有高的特性阻抗R/Q.整个谐振腔如一个矩形波导两端封闭实现电磁场谐振.为了最后的成品器件能和其他的设备连接测量需要将输出窗变换到标准波导.利用3D-PIC粒子模拟程序进行数值模拟,得到一种工作在86.1 GHz,输出峰值功率为0.46 kW,效率为8％的扩展互作用振荡器,电子注电流的发射密度为125 A/cm2.     

平板微波炉均匀性提升研究

提出了一种平板微波炉新型曲面天线结构,与平面天线结构相比,其加热均匀性具有明显改善,同时消除采用平面天线的平板微波炉产生的微波盲区。该曲面天线由曲面金属片和内导体构成。根据微波天线理论,首先设计平面天线和曲面天线初始尺寸,然后运用电磁仿真软件HFSS实体建模,通过仿真空载和负载条件下,对比验证曲面天线能够提升均匀性和消除微波盲区,最后再通过天线手板测试验证。研究表明新型曲面天线相对平面天线,加热均匀性提升10.3%,且消除微波盲区。     

C波段多注速调管高频系统的模拟研究

采用电磁仿真软件对C波段多注速调管的输入腔、输出腔及中间腔的高频特性进行了冷腔分析。采用CHIPIC软件对高频互作用区进行了整体建模。为得到稳定且较高的输出功率,对电子束,输入功率及输出耦合结构等参数进行研究分析。通过对结果的分析,模拟整个高频结构的工作情况,在电子束电压28 kV,总电流为14.96 A的条件下,得到了功率为225 kW的峰值功率,效率为50%。     

平板微波炉新型3D天线研究

提出了一种平板微波炉新型3D天线定向加热方式,可以对温度不同的两种食物同时加热到相同温度,提高加热效率.通过3D天线旋转加热,还可以改善平板微波炉对单个食物的加热效率.该3D天线由一个金属导向片和内波导构成.根据微波天线理论,首先设计3D天线初始尺寸,然后运用电磁仿真软件HFSS实体建模、仿真优化,得出3D天线最优结构,最后再通过手板测试验证3D天线的定向加热和旋转加热性能.研究表明新型3D天线定向加热可对最大温差达到22.7℃的两种食物同时加热到相同温度,旋转加热可对单个食物加热效率提升10％.