毫米波带状注电子枪的设计方法

利用理论分析和仿真模拟相结合的方法对带状电子注的产生进行了系统的研究,并提出了一种带状注电子枪的设计方法.首先通过理论分析,提出了一种计算带状注电子枪结构参数的迭代算法,即根据注电压、注电流、电子注注腰处半厚度、阴极半厚度和阴极宽度,计算出带状注电子枪的阴极柱面半径、阴阳极间距、阳极柱面半径和射程等主要参数;在此基础上,通过仿真模拟,为毫米波真空电子器件设计了一种带状注电子枪.     

翼片加载螺旋线慢波系统的特性分析

通过切比雪夫多项式展开螺旋带上的面电流,用真空层模拟螺旋带的厚度、均匀分层介质等效介质夹持杆、用无限多个无限薄的翼片等效实际翼片,得到了色散方程、平均耦合阻抗和衰减常数的表达式。与实验数据相比,结果接近实验值,该文提出的方法对实际螺旋线慢波系统的设计具有重要的指导意义。     

太赫兹带状注器件

带状注是指束流截面近似为矩形或椭圆形的电子注,且具有大的宽高比。相对于传统的圆形注,带状注具有很多优点,例如大电流和大互作用面积等。由于太赫兹波具有高频率、宽频带、高传输速率等优点,因此太赫兹科学与技术近年来发展迅速。作为一种新型的真空电子器件,太赫兹带状注器件在高功率、高增益、高效率及小型化方面具有良好的技术优势。但是,带状注在传输过程中易出现Diocotron不稳定性,难以保持长距离稳定的聚焦传输,从而导致带状注的技术优势难以发挥。本文综述了带状注的产生成形方式和聚焦传输方法,以及太赫兹带状注器件的研究进展,同时讨论了它所面临的挑战和未来的发展方向。     

（英）340GHz倒圆角交错双栅行波管的仿真与冷测

近些年来交错双栅行波管由于其高功率容量和易加工等优点受到了很多的关注。然而随着器件工作频率的升高,尤其对于太赫兹频段,结构的损耗严重限制了行波管的性能。本文考虑了损耗和加工所导致的圆角等因素,针对交错双栅结构提出了一个更切实际的设计。仿真结果表明该行波管在320GHz到342GHz频率范围内能获得大于5W的输出功率。此外采用了相速跳变方法来提高输出功率,在整个工作频带内输出功率都得到了大于28%的提升。在此基础上加工了340GHz交错双栅慢波结构并开展了冷测实验,在330GHz到360GHz范围内盒型窗的S21测试结果大于-2.1dB且电压驻波比在334GHz到355GHz范围内小于1.35。同时对包含盒型窗部件的高频系统进行了冷测,其电压驻波比测试结果在335GHz到344GHz范围内均小于2,且该冷测结果与仿真结果之间趋势基本一致。     

W波段双带状电子注新型平面慢波结构行波管

提出了一种适用于W波段行波管(TWT)的双注矩形环杆(DBRRB)慢波结构(SWS),该结构具有平面特性,适合于微细加工.在一对T形介质杆的支撑下,RRB SWS适用于双带状电子注工作.利用计算机仿真分析了其高频特性.设计并采用了渐变结构和阶梯波导的宽带输入输出结构.采用粒子(PIC)模拟研究了RRB SWS的热仿真性...     

一种形成高椭圆率带状电子注的新方法

带状电子注器件(或平面结构器件)是一种新型的高功率毫米波、亚毫米波源。其中,如何产生带状电子注对于该种器件来说至关重要。本文基于对射线方程的研究,猜想椭圆螺线管能够实现常规圆柱电子注到带状电子注的转换。采用3D粒子模拟,验证了我们的猜想。并调节电子注参数和螺线管参数得到了所需的带状电子注。本文的研究为下一步带状电子注器件的研究打下了坚实的基础。     

W波段低电压宽带过模矩形同轴曲折波导行波管的研究

提出了一种具有高频率、宽频带和低电压特点的矩形同轴曲折波导慢波结构,所提出的矩形同轴曲折波导工作于过模状态,工作频率较高,同时具有不错的传输特性。设计了一种宽带的双脊加载的波导-同轴转换器,其带宽可以覆盖矩形同轴曲折波导行波管的整个工作频带。所设计的矩形同轴曲折波导行波管工作电压和电流分别为3230 V和150 mA,慢波结构长度为32 mm,PIC仿真结果表明,在76～110 GHz频率范围内,其输出功率超过13.7 W,在108GHz频点,输出功率达到最大值,约为27.4 W,对应的射频效率为 5.65%。     

双注多翼片加载的角向夹持角度对数曲折线慢波结构

针对角向夹持的角度对数周期曲折线慢波结构,提出了展宽其工作带宽、降低其工作电压的新方法.通过翼片加载技术,可以对慢波结构的色散特性进行修正,从而使得其带宽得到有效展宽.通过数值模拟仿真,得到无翼片加载的慢波结构以及多翼片加载的慢波结构的3 dB带宽分别为2. 5 GHz、3 GHz,工作电压分别为5 450 V、4 650 V.研究表明,翼片加载结构可以有效降低角度对数周期曲折线慢波结构的工作电压,以及展宽其工作带宽.     

W波段带状注电子枪的仿真研究

随着电真空器件向更高频段的发展,传统电真空器件的发展受到了限制,而带状电子注器件相对于传统的电真空器件有很多优点,有很好的发展前景,对该种器件来说重要的一点就是如何产生带状电子注.本文对传统的轴对称收敛型皮尔斯电子枪进行变形,设计了一种用于W波段的带状注电子枪,进行了理论分析,推导出计算公式,然后用3D电磁仿真软件CST进行了仿真计算,并对电子枪结构进行调整优化,得到了符合预期要求的高质量电子注.     

周期永磁聚焦行波管离子噪声的粒子模拟

采用混合模型研究了周期永磁聚焦行波管中的离子噪声,编写了一维粒子模拟程序,并对行波管的离子噪声特性进行了分析;计算表明相同气压下,周期永磁聚焦离子噪声的频率比均匀聚焦要低,且频谱有所展宽;提出改善电子束匹配条件是降低离子噪声的有效方法。