Ka波段二次谐波回旋速调管放大器的研究

应用自行编制的电子注-波互作用的自洽非线性模拟程序,我们对Ka波段二次谐波回旋速调管放大器的注-波互作用进行了研究.通过对回旋速调管放大器的数值模拟,我们详细描述了二次谐波电子注-波互作用过程中电子群聚的物理图景;并研究了不同变化参数(漂移管长度和静磁场强度)对电子效率的影响.模拟结果表明:设计的二次谐波回旋速调管放大器的电子效率为15.4%,相应的输出功率约为161kW.     

Ka波段二次谐波回旋速调管放大器的PIC模拟

该文根据谐波回旋速调管放大器的注.波互作用特点,分析了放大器稳定工作的条件:对Ka波段二次谐波三腔回旋速调管放大器的注-波互作用进行了模拟计算,对放大器的注.波互作用电路参数进行了优化设计。模拟计算结果表明,在电子注电压为70kV,电子注电流15A,工作磁场为0.685T时,在35GHz频率放大器可以获得超过250kW的输出功率,大于21dB的增益,23%的效率和约为120MHz的带宽。计算结果为实际工程设计提供了有益的参考。     

8mm二次谐波回旋速调管放大器中电子注-波互作用的研究

应用粒子模拟软件对设计的二次谐波三腔回旋速调管放大器进行了数值模拟。分析讨论了二次谐波注-波互作用过程中电子群聚的物理图景和特点，并研究了电子注电流和归一化引导中心半径对电子注-波互作用效率的影响。模拟结果表明，本文设计的二次谐波三腔回旋速调管放大器在35GHz频率可获得约293kW的峰值输出功率和约28％的电子效率。     

Ka波段二次谐波回旋行波管放大器的研究

二次谐波回旋行波管放大器的互作用磁场比基波回旋行波管放大器的磁场降低了一半,从而降低了设计难度,具有广阔的应用前景。通过对周期介质加载结构的Ka波段二次谐波回旋行波管电子枪、高频结构、模式竞争以及注波互作用研究,确定了Ka波段TE02模二次谐波回旋行波放大器的基本工作参数,通过PIC模拟计算,在电子注电压为90 kV,注电流为25 A时,获得了大于200 kW的输出功率,超过40 dB的增益。     

34GHzTE01模基波回旋速调管高频系统设计与实验

利用场匹配理论,建立了具有突变结构谐振腔的级联散射矩阵。通过数值计算,研究了具有突变结构谐振腔中各模式的反射相移随漂移段半径变化、工作模式的反射相移随腔体半径的变化、腔体中各模式的传播常数随腔体半径的变化、谐振腔的腔体长度和半径的关系,并完成了Ka波段TE01模回旋速调管的输入腔、群聚腔、输出腔的设计。同时给出了一支Ka波段TE01模四腔基波回旋速调管高频系统和整管的优化设计方案。PIC模拟表明：在中心频率34GHz,注电压70kV,注电流11A的情况下,获得了输出功率390kW,饱和增益42.9dB,电子效率50.6%,3dB输出带宽360MHz的结果。 通过样管的热测实验显示在34GHz,注电压70kV,注电流11A,获得了301kW的稳定输出脉冲峰值功率,41.8dB的增益,39.1%的效率,285MHz的3dB输出带宽。     

新型回旋速调管放大器链式群聚腔的模拟与设计

对新型回旋速调管放大器的链式群聚腔—TE模簇腔进行研究，通过三维电磁模拟对其进行分析和计算，讨论了损耗介质对群聚腔Q值的影响，以及内外腔耦合孔数量对谐振特性的影响．模拟计算结果和冷测实验吻合得很好．最后，为正在研制中的Ka波段三次谐波倍增回旋速调管放大器设计了一种链式群聚腔。     

周期介质加载大轨道回旋行波管研究

通过耦合系数、模式竞争和起振条件分析谐波状态下采用大回旋电子注周期性介质加载结构的注波互作用特点,并通过理论分析和PIC粒子模拟,优化设计出一支Ka波段大回旋电子注回旋行波管。该回旋行波管处于二次谐波工作状态,互作用结构采用周期性介质加载结构,结构简单,工艺成熟。仿真结果表明,在电子注为75 kV、电流为9 A、磁场强度仅为0.51 T的工作条件下,所设计的回旋行波管最大输出功率达到了156 kW,3 dB带宽为4.4 GHz,最大增益为47.18 dB,磁场用常规电磁线圈磁体产生即可达到要求。     

3mm二次谐波回旋振荡管设计与数值模拟

二次谐波回旋振荡管的互作用磁场比基波回旋振荡管的磁场降低了一半,从而降低了设计难度,具有广阔的应用前景。通过对单腔结构的W波段二次谐波回旋振荡管高频结构、起振电流、模式竞争以及注波互作用研究,确定了W波段TE02模二次谐波回旋振荡管的基本工作参数,通过粒子模拟(PIC)软件进行计算,在电子注电压为60kV,注电流为6A及速度比为1.5时,获得了67.5kW的输出功率和超过18%的效率,且工作稳定。     

Ka波段基波回旋行波管放大器的模拟与设计

完成了Ka波段基次谐波TE01模回旋行波管的初步设计,通过PIC模拟计算获得了回旋行波管稳定工作的详细物理图像和参数依赖关系．模拟计算表明,在电子注电压为100kV,电子注电流为20A,工作磁场为1．27T时,放大器可以获得大于450kW的输出功率、50dB增益、大于22．5％的效率和约为5％的带宽．     

220 GHz回旋速调管放大器互作用理论的研究

应用注波互作用非自洽非线性模拟程序,对220GHz回旋速调管放大器的注波互作用进行了研究;分析了工作电流、工作电压、直流磁场对电子注效率影响。模拟结果表明,设计出的双腔回旋速调管放大器的电子效率为48%,相应的输出功率为20 kW。     

强耦合式带状注速调管多间隙输出腔的设计

提出了一种强耦合式带状注速调管多间隙输出腔, 并将之应用于Ka波段带状注速调管输出腔的设计. 此设计可以获得更好的输出耦合特性和理想的场形. 更重要的是, 这种结构的漂移管允许被设计为对工作频率的截止状态, 从而可以获得更理想的电场场形以利于注波互作用. 从表面电流的角度分析了这种设计的理论依据. 通过使用粒子模拟软件进行仿真, 在中心频率获得了稳定的功率输出, 互作用效率达到50%以上, 3dB带宽约75MHz.     

W波段二次谐波回旋行波管放大器

采用谐波工作的回旋管互作用磁场比基波磁场降低了1/s,可降低整管磁场设计难度,具有较大的应用前景。通过对W波段二次谐波回旋行波管高频介质加载结构、模式竞争和注波互作用研究,确定了该放大器的工作参数。非线性模拟表明,当应用100 kV,20 A,α=1.2的电子注时,该回旋管可在91 GHz频率处产生465 kW的输出功率和49 dB的增益结果。并且,基于耦合波理论,讨论了一个轴对称半径微扰的TE02~TE01输出模式变换器,效率在95%以上时,其带宽达到4 GHz。     

W 波段五腔回旋速调管放大器的设计

W 波段回旋速调管具有高增益和高输出功率的特点,在军用雷达方面有广泛的应用。本方利用电磁粒子模拟 软件CHIPIC 设计了一个W 波段五腔回旋速调管,优化了互作用电路的结构和工作参数,分析了电子注与场的换能 过程以及工作频率对输出效率和增益的影响。该管的工作模式为TE01 模,当工作电压为70kV、电流为6A、频率为 93.8GHz 时获得了167.3kW 的最大输出功率和39.8%的工作效率。当工作频率为93.65GHz 时取得了50dB 的增益和 400MHz 的带宽。该模拟结果对回旋速调管在雷达方面的应用提供了理论依据。     

一种具有双输出端口的200-kW Ka波段速调管的集成互作用电路设计

文章提出了一种基于集成互作用单元的高效谐振电路，以改善注波互作用，将Ka波段速调管的峰值功率提高到200 kW。被集成的单元电路设计是基于矩形间隙波导中级联的场结构，通过特定边界条件的融合，将两个或多个单注-波互作用单元横向连接在一起（每个单元通常用于传统的单注速调管）。针对输入腔，通过优化注加载参数和腔体参数将两个互作用单元有效地整合在一起，以获得~35 GHz恒定输入功率下的最佳吸收效率。输出腔1）设计有两个输出端口，以平衡功率提取对集成互作用电路的影响；2）通过优化两个预调制的电子束得到200-kW的峰值功率。在注电压为45 kV、单个注电流为5.6 A的条件下，通过粒子模拟（PIC），所设计的Ka波段速调管的整体互作用电路能够产生202.9-kW的峰值功率，效率为40.2%，增益最大达到47 dB。     

Ka波段高功率基波回旋速调管高频系统研究

对Ka波段、工作模式为TE021,模的基波高功率回旋速调管的高频结构进行了研究.讨论了群聚腔两端突变对TE02模反射相位和幅值,以及绕射产生的TE01模的相位和幅值的影响;TE01模相干迭加效应和对TE02模场分布形式的影响,通过粒子模拟计算研究了最具破坏性的杂模.优化设计了腔体的尺寸,使得既降低了TE01模对工作模TE02模的影响又有效抑制了最具破坏性的杂模,并得到了34GHz的TE021模四腔回旋速调管放大器设计方案.PIC计算表明:在工作电压70kV,注电流20A,电子横纵向速度比为1.5时,中心频率33.97GHz,输出功率720kW,相对带宽1.5%,电子效率51.4%,饱和增益大干49.7dB.     

Ka波段三段损耗波导结构二次谐波回旋行波放大器的模拟与设计

研究了一种具有多段损耗波导结构的8ram二次谐波回旋行波放大器.通过稳定性分析,确定了放大器的工 作参数,并对其注.波互作用过程进行了详细的分析和讨论,完成了工作在35GHzTE02模二次谐波三段损耗波导结构回旋行波放大器的优化设计.非线性模拟结果表明,该互作用结构能有效地抑制寄生模式,在速度零散为3%的情况下,其峰值功率为125kW、增益为39dB、3dB带宽为4.3%.     

新型高效率二次谐波宽带可调复合互作用回旋管

该文利用回旋管注-波模式耦合理论,提出了返波振荡-速调群聚-行波放大复合互作用回旋管工作原理。理论分析表明,Ka波段二次谐波连续磁调谐复合互作用回旋管的工作效率高达40%,磁调谐带宽为10%。利用该复合互作用工作原理,回旋管振荡器可实现毫米波电磁辐射源的高效率、高功率输出及宽频带连续磁调谐。     

带状注速调管多间隙输出腔的粒子模拟

带状注器件在高频率、高功率方向发展潜力巨大,而多间隙腔是提高效率和功率容量的有效手段。本文提出了一 种带状注速调管多间隙输出腔,并设计了一种Ka波段带状注速调管输出腔。此输出腔结构可以获得好的输出耦合特性, 以及理想的电场场形。最后通过MAGIC粒子模拟软件对电子注群聚,能量转换以及输出腔频谱特性等作了仿真和详细分 析,在中心频率获得了稳定的功率输出,互作用效率达到50%以上。     

W 波段带状注速调管注波互作用系统的研究

建立了带状注速调管的二维窄带宏粒子模型,自主开发出了二维非线性注波互作用程序SBK2D,对具有八个多间隙腔体的W波段带状注速调管注波互作用进行了初步分析,获得了输出峰值功率53kW、效率20%、增益38dB的结果.将计算结果与三维PIC软件仿真设计结果进行了比较,验证了SBK2D程序的有效性。     

P波段高效率多注速调管的设计与计算

为了减少大科学装置的能耗和运行成本,高能粒子加速器对微波功率源的效率提出了更高的要求。本文介绍了新设计的P波段0.9 MW多注速调管的研究进展。为了在较短的互作用长度下获得更高的效率,该速调管采用新电子注群聚方法-CSM。此P波段速调管采用6个电子注,电子注电压为62 kV,电子注总电流为18 A,阴极负载小于0.5 A/cm²。该速调管高频互作用系统包括7个谐振腔,其中包括一个二次谐波腔和一个三次谐波腔。仿真计算表明其输出功率可达0.9 MW,效率为80.6%,增益为40.6 dB,互作用长度为133 cm。文章给出了该多注速调管的设计模型和仿真结果,为今后设计高效率多注速调管提供了参考和借鉴。