毫米波/太赫兹扩展互作用速调管放大器的应用及研究进展

作者对毫米波与太赫兹频段的扩展互作用速调管放大器的应用需求和发展现状进行了详细的调研,介绍了该器件在空间探测、主动拒止、生物医学等研究领域的应用,说明了该器件在毫米波及太赫兹技术研究中的科学价值和良好的应用前景;同时,作者对该器件的发展趋势、主要技术难点和遇到的挑战进行了分析.     

140GHz/50kW回旋管的研制与测试

回旋管在毫米波与太赫兹频段能够输出高峰值功率和高平均功率,具有重要的应用需求。本文基于回旋管束波互作用理论设计了一只140 GHz回旋管以用于磁约束聚变中电子回旋加热相关元件的测试和老炼,目标是实现最大输出功率不小于50 kW,具备脉冲工作及连续运行能力,且具有一定的频率和功率调节范围以适应测试的需求。根据设计结果开展了该回旋管的研制与测试,在阴极电压-37.2 kV,控制极电压-12.19 kV,阳极电压+11 kV,束流3.4 A,工作磁场约5.3T下获得最大脉冲输出功率56 kW,功率可通过工作电流和磁场进行调节,同样的调节手段还可以使频率获得约80 MHz的调节范围。重点对起振电流、功率曲线和频率曲线等进行了理论计算结果和实验结果的对比,二者获得了良好的一致。由于初步实验中观察到了大于50 kW连续波功率输出时窗片的过温现象,因此降低功率在20.3 kW开展了连续运行实验,结果表明在该功率下回旋管连续运行状态稳定,可以用于后续聚变元件测试和老炼工作的开展。