Ka波段耦合腔行波管注波互作用分析

对Ka波段耦合腔行渡管慢波结构的冷特性、注波互作用进行分析.设计计算出慢波系统的色散特性和耦合阻抗,利用大信号程序得到同步电压和等激励输入功率,最终获得高于300 W的输出功率.并结合实际测试情况,对比实际热测数据与仿真结果,在工作频带内两者数据较为符合,从而对大信号程序进行验证,同时为工程制管提供一定的参考.     

S波段耦合腔行波管非线性注-波互作用方程组的数值解

推导了考虑相对论效应的一维非线性注-波互作用自洽工作方程组.借鉴田炳耕的圆盘模型推导空间电荷场.对空间电荷场表达式提出简化假设并使其归一化,该假设将大大节省考虑空间电荷场时的计算时间.编写计算机程序对注-波互作用自洽工作方程组进行了数值求解,利用该程序分析了空间电荷力对注-波互作用的影响,得出S波段耦合腔行渡管的效率,增益和瞬时带宽.计算结果表明:在2.87～3.35 GHz频带范围内效率达到14%以上,增益大于18.5 dB,瞬时带宽达到15%,结果达到设计要求.     

G波段双注折叠波导行波管的注-波互作用特性

研究了G波段双注折叠波导(FWG)TE20模的基本特性。首先计算了双注FWG TE20模的高频特性,采用等效电路法计算了色散特性;根据定义式计算了耦合阻抗,同时将二者的计算结果与HFSS仿真结果进行对比。结果显示,色散特性随频率升高差距增大,耦合阻抗随频率升高差距降低。利用电磁仿真技术(CST)粒子模拟软件对双注FWG TE20模的注-波互作用情况进行仿真,得到了慢波结构中电子轨迹以及输入输出信号频谱图,结果表明,在工作频率为205 GHz时,四段FWG的增益为34.74 dB。     

螺旋线行波管注-波互作用三维粒子模拟

结合时域有限差分方法和粒子模拟方法,开发了螺旋线行波管的三维注-波互作用粒子模拟程序。从最基本的电磁场运动规律和力学规律出发,利用高速计算机直接求解完整的麦克斯韦方程组和洛伦兹方程,完成了对C 波段螺旋线行波管的注-波互作用的模拟计算,得到了电子的相位和空间分布以及管子的功率、增益等电性能参量,验证了程序的正确性,为后期优化和设计奠定了基础。     

耦合腔行波管大信号注波互作用研究与设计

行波管中注波互作用的特点是电子的速度调制、群聚及其与高频场的能量转换等过程沿整个慢波结构连续且同时进行,这是行波管可以在很宽频带内得到大输出功率的原因。在研究冷腔特性的基础上,使用三维PIC粒子模拟软件定量分析了耦合腔行波管的大信号注波互作用过程,完成了X波段连续波行波管的设计。设计参数：工作频率7.18.5GHz,带宽18%,最大输出功率3kW。     

卷绕双梳齿行波管中注-波互作用的研究

本文利用CST 软件中的粒子工作室对采用卷绕双梳齿慢波结构的圆极化行波管中的注-波互作用情况进行了粒子模拟研究,观察了电子束的运动情况,同时得到了电压、电流、磁场和输入功率四个重要电气参数对输出功率的影响。研究结果为圆极化行波管的设计奠定了理论基础。     

多注耦合腔行波管互作用均匀性研究

对多注行波管慢波结构的特性进行了模拟与分析,利用粒子模拟方法,定量模拟了多注行波管的PIC注波互作用过程,通过比较不同电子注位置情况下电场E的振幅、相移、非线性和互作用效率,研究了多注电子注波互作用的均匀性特点,发现电子注位置不同时对电场有不同的影响,这对实际多注耦合腔行波管设计有一定指导意义。     

空间行波管慢波结构及注波互作用模拟设计

设计了Ka波段螺旋线行波管的慢波结构,分析其色散特性曲线和耦合阻抗,对高频系统进行了优化;利用PIC粒子模拟得到在工作频带内饱和输出功率＞73.5 W,增益畸变＜2%,并对试制样管进行了试验,测得在工作频带内输出功率＞45 W,电子效率＞12.5%,采用4级降压收集极后总效率大于40%,最后对模拟结果和实测结果的差异原因进行了简单分析。     

多注毫米波行波管高频特性及波注互作用模拟

建立了多注毫米波行波管慢波结构,并对其色散特性和耦合阻抗特性进行了模拟与分析,建立43个慢波周期的互作用结构。通过PIC粒子模拟分析电子互作用情况,得到了以下结论:该行波管的工作频率在32.4～34 GHz,输入功率为10 mW时,最高输出功率可达到121 W,增益达40.8 dB。     

螺旋线行波管的三维互作用仿真方法研究

采用了CST工作室套装TM电磁仿真软件对一个典型的Ku波段螺旋线行波管的电子枪、磁聚焦系统、慢波结构和注一波互作用的非线性过程进行了三维的静电场、静磁场、粒子跟踪、本征模、粒子模拟的仿真和分析,得到了该行波管电子枪导流系数、慢波结构冷测特性以及输出功率和增益等参数,仿真所得数据与实测数据相符,证明了三维数值仿真全管的可行性,为后期设计和优化奠定基础。     

双间隙输出腔速调管的注波互作用程序分析

双间隙耦合腔作为展宽频带、提高效率、提高峰值功率和平均功率的有效手段已广泛用于多注速调管和大功率速调管中,但是目前对速调管双间隙输出腔的理论研究多为利用现有的模拟软件来进行仿真计算,所需时间很长,为了研究大功率速调管特别是在双间隙输出段中的注波互作用过程,作者利用一维单周期时间积分模型开发了一个快速分析程序。利用这一模型计算的电子群聚图形结果与MAGIC模拟所得结果很接近。由于本文所编写程序的耗时很短,因此可以对影响注波互作用的参量进行快速分析。     

注-波互作用的时域PIC 数值模拟

针对螺旋线行波管的注-波互作用过程,依据等效线路模型和动力学方程,采用粒子模拟方法进行时域计算,并给出部分主要的数值求解结果。本文的仿真结果基本与现有软件的模拟结果一致,同时针对由于计算模型不同而产生的计算偏差,给出了深入的分析,为后续的研究工作奠定了重要的基础。     

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。     

一种复合腔回旋管注波互作用的数值模拟和分析

该文基于电磁粒子模拟技术,对一种Ka波段基波渐变复合腔回旋管振荡器的注波互作用过程进行了详细的模拟计算,分析了腔体几何参数、电子注半径、工作电流及工作磁场变化对互作用效率的影响,讨论了工作模式的稳定性。模拟结果表明,适当选择上述参数,在70kV,17A及速度比1.5的电子注推动下,平均功率可达716kW,互作用效率大于60%,且工作稳定。     

用于行波管螺旋慢波组件的挤压新方法

在螺旋慢波结构行波管制作中，螺旋慢波组件冷挤压是其中工序之一。本文提出了一种用于行波管螺旋慢波组件的挤压新方法并自制了相应的冷挤压设备样机。该设备可以用于以弹压法制作行波管的螺旋慢波结构，能够满足行波管的工艺要求，所制作慢波组件在一致性上有所提高。     

螺旋线行波管的互作用瞬时现象分析

由于现有的互作用理论模型无法快速实时地研究瞬态导通现象并针对传输信号进行时频分析,适当改进了传统 L.Brillouin 模型螺旋线损耗部分的同时结合IBC 模型的集中衰减器与切断设置方法,建立了螺旋线行波管的时域非线性 互作用理论模型。在此基础上对一支行波管的瞬态导通过程进行粒子模拟(Particle-In-Cell,PIC)计算,通过针对互作用末端 瞬态导通时间内传输信号进行的详细时频分析可知,电子注的前端截面无法理想地规则调制是输出信号杂乱和输出功率 谱线异常等复杂瞬态现象产生的主要原因之一。     

五阶非线性效应下飞秒光孤子间相互作用的数值研究

以包含五阶非线性效应的高阶非线性薛定谔方程为模型,数值研究了饱和非线性光纤中飞秒孤子间的相互作用。结果表明,五阶非线性效应影响下,飞秒孤子间的相互作用与皮秒孤子情况大不相同,其相互作用更为严重,这对光孤子通信系统是非常有害的。数值计算结果发现,同时采用不等振幅和不等位相法,选取合适的振幅比和相对相位可以对飞秒孤子间的相互作用进行有效的抑制。     

一种用于伪码测距的频域非线性估计算法

针对伪码测距领域常用的脉冲计数法所需系统工作时钟过高,以及码环抖动对测量精度影响较大的问题,提出了一种可以准确的测量出接收伪码同步误差的频域非线性估计算法。仿真结果表明,该算法可以以较低的处理时钟频率获得较小的测量误差,且测量精度对码环跟踪的抖动不敏感。