电子注偏心对共焦波导回旋行波管的影响

利用线性和非线性理论研究了电子注偏心对0.22 THz回旋行波管注波互作用的影响。基于色散方程研究了电子注偏心对线性增益、绝对不稳定性的起振电流和返波振荡的起振条件的影响。引入自洽非线性理论,分析了电子注偏心对输出功率和注波互作用效率的作用。同时,在考虑速度离散的情况下,研究了电子注质量对共焦波导注波互作用的影响。结果表明,电子注偏心会导致效率的降低。     

TE21模回旋返波振荡的起振分析

该文基于回旋行波放大器的线性理论,对TE₂₁模回旋返波振荡起振长度和起振频率随导引中心半径、电压、速度比、注电流及工作磁场等参数的变化进行了详细的数值模拟,并给出了相应的物理解释,分析了TE₂₁模基波和二次谐波回旋返波振荡特点,研究了分布损耗对回旋返波振荡的抑制效果。所得结果对回旋行波放大器和回旋返波振荡器的设计有参考意义。     

同轴内导体盘荷慢波结构注波互作用机理研究

采用理论分析和粒子模拟方法研究同轴内盘荷慢波结构注波互作用的物理机理。采用场匹配理论得到色散方程,通过数值计算得到了准TEM模的色散曲线及不同电子注电压下注波互作用的增长率;采用粒子模拟技术研究了注波互作用的物理过程。结果表明,随着电子注电压的不断增加,器件的工作状态由返波振荡转换到行波振荡;通过对辐射谱特性进行分析表明粒子模拟结果与理论计算结果基本一致。     

TE11回旋返波振荡的起振分析

回旋行波管微波放大器具有高功率,宽带宽的特点。但是其极易受到寄生模式的干扰,返波振荡就是制约回旋行波管性能的主要因素之一。这里基于回旋行波放大器线性理论,着重研究了在回旋行波管TE01工作模式下TE11模的起振频率和起振长度,以及分布损耗对返波起振的影响。分析结果对回旋行波管放大器以及回旋返波管振荡器的工程设计提供了一定的参考。     

高次谐波大回旋太赫兹振荡器多模工作特性

设计了一支可工作于4～9次谐波的大回旋太赫兹振荡管,借助于三维粒子模拟,研究了设计的大回旋振荡管注-波互作用机理、高次谐波工作特性、谐波模式间竞争等关键特性。结果表明,通过调节磁场强度,可以在多个相邻谐波处连续激发振荡,实现频率为240 GHz到460 GHz之间的太赫兹波辐射,最大辐射功率为19kW。同时研究了第7、8和9次谐波模式之间的竞争,讨论了实现稳定注-波互作用和高次谐波状态下单模工作的方法。此外,论文还对不同谐波状态下的欧姆损耗功率进行了研究。     

分布损耗回旋行波管线性分析与稳定性研究

研究了分布损耗材料导电特性的下降能够增强回旋行波管注-波互作用段对电磁波的衰减,提高了绝对不稳定性振荡的起振电流和竞争模式回旋返波振荡的起振长度;但同时减小了回旋行波管的线性增长率及其轴向功率和高频场增益.给出了石墨乳涂敷圆波导结构回旋行波管工作参数,采用电子束电流,I_0=10A、注-波互作用段长度L=10cm时的设计结果,在兼顾功率和增益的条件下,能够有效抑制不稳定性,保证其稳定工作.     

损耗介质加载结构Ka波段TE_(01)模回旋行波管放大器稳定性的分析

该文从分析损耗介质加载金属圆波导中电磁波传输特性出发,应用回旋行波管放大器小信号色散方程,研究损耗介质加载结构TE01模回旋行波管放大器绝对不稳定性振荡和回旋返波振荡对器件稳定性的影响.结果表明:损耗介质的加载,可以提高绝对不稳定性起振电流,提高的幅度依赖于工作磁场偏离饱和磁场的程度、电子束横纵速度比等;增加波导损耗介质加载的厚度,可以提高竞争模式的回旋返波起振长度.合理选择波导的损耗层厚度、介电常数以及回旋行波管的工作电压、工作磁场和电子束横纵速度比,可以有效兼顾带宽和抑制不稳定性,保证回旋行波管放大器稳定工作.     

螺旋线行波管中场的数值分析

该文对螺旋线行波管中的场进行了数值分析。研究表明数值求解时主从边界条件的位置决定场传播的方向,螺旋线旋转方向决定场的旋转变化方向。螺旋线外各类夹持杆和翼片对螺旋线内部场分布影响很小,场基本随贝塞尔函数分布,但耦合阻抗变化较大,这主要是由于场受螺旋线外结构影响而影响功率分配。同时,对场的各次空间谐波的研究,特别是零次和负一次空间谐波,有利于准确地求解各次空间谐波的耦合阻抗,对提高螺旋线行波管放大器和返波振荡的大信号注波互作用计算的准确性有重要的意义。     

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。     

损耗介质加载结构Ka波段TE01模回旋行波管放大器稳定性的分析

该文从分析损耗介质加载金属圆波导中电磁波传输特性出发,应用回旋行波管放大器小信号色散方程,研究损耗介质加载结构TE₀₁模回旋行波管放大器绝对不稳定性振荡和回旋返波振荡对器件稳定性的影响。结果表明：损耗介质的加载,可以提高绝对不稳定性起振电流,提高的幅度依赖于工作磁场偏离饱和磁场的程度、电子束横纵速度比等;增加波导损耗介质加载的厚度,可以提高竞争模式的回旋返波起振长度。合理选择波导的损耗层厚度、介电常数以及回旋行波管的工作电压、工作磁场和电子束横纵速度比,可以有效兼顾带宽和抑制不稳定性,保证回旋行波管放大器稳定工作。     

Analysis of parasitic oscillations in 42 GHz gyrotron beam tunnel

Parasitic oscillation excitation analysis has been carried out for the 42 GHz gyrotron beam tunnel. This article presents a systematic approach for the analysis of parasitic oscillation excitation. The electron trajectory code EGUN has been used for the estimation of the electron beam parameters in the beam tunnel. The electromagnetic simulation code CST-MS has been used for the eigenmode and Q value analysis. The analysis of the parasitic oscillations has been performed for the symmetric TE modes and the first three cavity side copper rings. Four different approaches- the Q value study, the mode maxima-electron beam radius mismatching, the electron cyclotron frequency-mode excitation frequency mismatching and the backward wave interaction analysis- have been used for the parasitic oscillation analysis.     

电子束聚焦偏转系统中透镜和偏转器不对中装配误差效应的数值计算

本文讨论了透镜和偏转器在电子束系统中不对中装配造成的电子光学性质影响的数值计算问题,包括推导出不对中的透镜和偏转器在系统中的电磁场表示式,电子轨迹方程及象差积分式等。根据这些公式所编制的计算机程序已用来计算了若干个实例,从中可见不对中误差效应的数值计算对于设计和装配电子束聚焦偏转系统起到指导性的作用。     

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.     

快速响应反射镜主动减振技术

基于光学系统工程化应用对稳定性的要求,开展了系统减振措施的研究,提出了一种适合振动失调光学系统的减振技术——基于快速响应反射镜的主动减振技术。结合几何光学、光电检测技术和主动控制理论,依据传输光线失调方程,得出了光路失调量与光路中快速响应反射镜位姿之间的计算关系式,从而获取反射镜所需作动的角度值,利用步进电机调节反射镜补偿振动引起的光路失调,实现了光束稳定的主动控制,实验验证了减振方案的合理性。     

The oscillation adjustment in clinotron

Linear and nonlinear stages of the oscillation adjustment in a model of a source of millimeter-wavelength radiation (clinotron) are analyzed using the nonstationary theory of interaction in a system consisting of a thick electron beam and a backward wave. The duration of the transient process is studied as a function of the ratio of the working and starting currents and an angle of incidence on the surface of a slow-wave structure. It is demonstrated that the minimum duration of the process is reached in the vicinity of the optimal regime in which the beam is completely deposited on the surface of the slow-wave structure.     

一种三段式互作用结构谐波倍增回旋行波放大器互作用电路的模拟

该文给出了一种三段式互作用结构谐波倍增回旋行波管放大器互作用电路的理论设计过程。利用线性理论研究竞争模式的起振条件,选取保证工作模式稳定的工作参数。利用自洽非线性理论研究其饱和输出性能。计算表明,在100kV,25A,速度比1.0以及速度零散5%的电子注推动下,在34.6GHz频率可获得饱和输出功率540kW,效率21.6%,增益58dB和约4.5%的3dB带宽。     

轴对称折叠组合腔CO2激光器的失调分析

文章针对轴对称折叠-组合腔CO2激光器在失调运行时输出光束的近场分布进行了分析,前提是有两个凹面反射镜失调,而假设的这种失调具有较普遍的代表意义。分析表明:在凹面镜失调数目及失调角度都较小的情况下,近场光束依然可以利用。     

二维轴对称折迭－组合腔CO2激光器失调时的输出光束的近场分析

给出平凹谐振腔和凹平凹谐振腔失调时光轴确定方法。在二维轴对称折迭－组合腔 激光器小角度失调运行时，对非相干并和和相干并和后的输出光束的近场强度分布做了分析和模拟。结果表明：小角度失调对4cm以内的近场影响不大，光强分布仍具有高斯状分布；对4cm以外的近场影响较大，光强分布发生相应的形变，且随着失调角度变大而变大。     

THEORETICAL ANALYSIS FOR THE RELATIVISTIC ELECTRON BEAM IN A CENTRIFUGAL ELECTROSTATIC FOCUSING SYSTEM

A fundamental analysis of negative-mass instability in the interaction between a relativisticelectron beam and TE mode in a centrifugal electrostatic focusing system is given.A kinetic theory ispresented and corresponding discussion on practical application is carried out.     

Chaotic oscillations in electron beam with virtual cathode in external magnetic field

This article presents the results of a numerical study of external magnetic field influence on the conditions and mechanisms of virtual cathode (VC) formation in a relativistic electron beam. It also considers other related issues, e.g. peculiarities of nonlinear dynamics of electron beam with VC under changed external magnetic field, different mechanisms of VC oscillation chaotisation leading to complication of vircator system dynamics and appearance of multi-frequency VC oscillations. General systemic mechanism of VC oscillation chaotisation has been identified which is connected with formation of electronic patterns in electron beam whose interaction in the common field of spatial charge determines appearance of additional inner feedback. Transition from chaotic to periodical oscillation regime is found to be connected with destroying the mechanism of secondary electronic structures (electron bunches) formation. Besides, the influence of extent of screening of electron gun from magnetic field is discussed.