磁绝缘线振荡器的三维粒子模拟

用三维MAGIC数值模拟软件对一种特殊结构的磁绝缘线振荡器进行模拟，在二极管电压为506kV、电流为56kA时，在L波段获得了平均输出功率为2．78GW、工作主频为1．16GHz的微波输出，平均转换效率为9．8％，并研究了一些参数变化对微波输出的影响。     

P波段磁绝缘线振荡器的实验设计

针对国内外对<1GHz的P波段磁绝缘线振荡器(MILO)研究较少的状况,用2.5维全电磁PIC法对工作在P波段的负载限制型MILO进行了粒子模拟和实验设计。典型粒子模拟的结果为:在二极管电压540kV、电子束流56kA的情况下,输出微波中心频率640MHz,功率约5.17GW,束波转换效率17%。实验设计主要为器件与实验室现有加速器匹配、辐射系统及器件工程设计。利用高频场模拟软件完成的器件辐射系统具有横电磁模(TEM)到横磁模(TM01)的模式转换、辐射波导和空间的匹配辐射、内导体的机械支撑及内外导体的金属连接等功能,且辐射系统的效率>95%。参考粒子模拟结果和辐射系统设计完成了对P波段负载限制型MILO器件的工程设计。研究结果对今后开展P波段MILO的实验研究有一定参考意义。     

MILO实验模型的频移问题研究

针对目前磁绝缘线振荡器(MILO)实验研究中测量频率与数值模拟所得结果相差较远的问题，利用适用于冷腔的三维电磁场程序对MILO的冷腔结构进行了细致的数值模拟和理论分析。研究发现：该MILO的主慢波结构工作在近π模状态时，其电磁模武除设计的基模TM01外，还存在高阶非轴对称的TM21模式，实验中很可能是由于某种非对称激励导致该系统工作在高阶非轴对称模式，从而使得测量频率与理论设计不符。     

Simulational Investigation of a High-Efficiency X-Band Magnetically Insulated Line Oscillator

The magnetically insulated line oscillator(MILO) is a gigawatt-class, coaxial crossed-field microwave tube, which is at present a major hotspot in the field of high-power microwaves(HPM) research. In order to improve the power conversion efficiency and eliminate or at least minimize anode plasma formation in the load region and radio frequency(RF) breakdown in the slow wave structure(SWS) section, an X-band MILO is presented and investigated numerically with KARAT code. The design idea is briefly presented and the simulation results are given and discussed. In the simulation, HPM is generated with peak power of 3.4 GW, maximum electric field of about 1 MV/cm, and peak power conversion efficiency of 14.0%, when the voltage is 559.1 kV and the current is 43.2 kA. The microwave frequency is pure and falls in the X-band of 9.0 GHz. The theoretical investigation and the simulation results are given to prove that the anode plasma formation and the RF breakdown can be effectively avoided or at least minimized,respectively.     

磁绝缘线振荡器的冷腔研究

高频结构的设计是磁绝缘线振荡器（Magnetically Insulated Line Oscillator，MILO）实验成败的关键。本文利用电磁场程序研究了L波段硬管MILO的冷腔设计，对其本征模、品质因数、传输增益等冷腔的重要参数进行了计算和讨论，验证了L波段硬管MILO高频电磁结构的合理设计，并通过品质因数的计算对选用不同材料对器件的影响进行了讨论。