红外与毫米波学报
2022, 41(6): 1042
1 中国人民武装警察部队学院 基础部, 河北 廊坊 065000
2 电子科技大学 太赫兹研究中心, 成都 610054
通过分析广义传输线理论中的模式耦合系数, 优化设计了一支94 GHz光滑缓变结构回旋管, 当电子注电压50 kV, 电流6 A, 横纵速度比1.4, 工作磁场3.548 5 T时, 在频率94.099 GHz处得到了41%互作用效率, 约120 kW的功率输出; 与折变结构回旋管相比, 缓变结构回旋管中的工作模式纯度提高约27 dB, 注波互作用效率提高约7%。基于自洽非线性理论计算的互作用效率与PIC模拟结果有较好的一致性。
谐振腔 回旋管 模式竞争 耦合系数 cavity gyrotron mode competition coupling coefficient 强激光与粒子束
2014, 26(2): 023002
电子科技大学 高能电子学研究所, 成都 610054
利用自洽非线性理论对回旋速调管放大器中的电子注波互作用进行了时域瞬态分析，建立了多腔回旋速调管非线性理论，给出了相应的电子运动方程和复数形式的互作用瞬态场方程。给出并分析了一支工作在TE01模Ka波段四腔回旋速调管注波互作用的数值计算结果，当电子注电压为72.8 kV，电流为118 A，速度零散为5%时，可以得到335 kW的最大饱和功率输出，39.6%的电子效率及320 MHz的饱和带宽，与实验值相比较，二者较为吻合。
回旋速调管 电子注波互作用 非线性理论 毫米波放大器 gyroklystron beamwave interaction nonlinear theory millimeter wave amplifier
1 电子科技大学 物理电子学院,成都 610054
2 装备指挥技术学院 信息装备系,北京 101416
通过对二次谐波低电压突变结构复合腔回旋管中谐振腔结构、模式竞争以及电子注-波互作用的研究,分析了高频结构特性、寄生模式的抑制和工作参数优化等问题。给出了3 mm 二次谐波低损耗TE02/TE03模式回旋管的模拟设计结果。计算采用了坡度磁场,互作用效率得到显著提高。PIC粒子模拟结果表明:在电子注电压25 kV、电流4 A、纵横速度比1.6、工作磁场1.72 T时,回旋管可获得37 kW 的输出功率,横向运动能量转换效率高达51%,器件效率为37%。
高功率微波 复合腔 突变结构 回旋管 二次谐波 低电压 high power microwave complex cavity abrupt transition gyrotron second-harmonic low-voltage
1 电子科技大学,物理电子学院,四川,成都,610054
2 广东威特真空电子制造有限公司技术中心,广东,顺德,528311
3 西南民族大学,计算机科学与技术学院,四川,成都,610041
在耦合波理论的基础上,详细讨论了3 mm二次谐波渐变复合腔回旋管内置TE03-TE02-TE01模式转换器,并使模式转换器兼作回旋管的收集极.采用波纹波导结构和不同的相位重匹配技术进行优化分析,得到了可靠的最优几何参量.以此结果设计出了紧凑、高效的94 GHz波纹波导模式转换器,并在回旋管的热测实验中测出模式样图.
回旋管 波纹波导 模式耦合
1 中国人民武装警察部队学院,河北,廊坊,065000
2 电子科技大学,物理电子学院,成都,610054
结合回旋速调管研究的相关理论,考虑到高次谐波工作时带来的模式竞争,以及注-波互作用的耦合关系,讨论了半径、腔长、杂模抑制以及腔内媒质涂层的介电参量等诸多因数影响的情况下,如何设计二次谐波回旋速调管谐振腔的问题.结合设计方案建模,优化设计出了5个适于8 mm二次谐波工作的谐振腔,通过漂移段连接成两种高频结构,其中一种结构在注-波互作用非线性模拟中取得了251kW的输出功率,电子效率23.9%,增益27.2dB,3dB带宽大于0.4%;另一种结构初步取了246kW的输出功率,其它参数正在测试之中.
谐振腔 高频结构 耦合系数 介电参量 引导中心半径 驻波场 强激光与粒子束
2006, 18(11): 1893
电子科技大学,高能电子学研究所,成都,610054
根据螺旋波纹波导的传输耦合方程,取输入模式为TE11,由螺旋波纹波导模式耦合规则得到输出模式为TE21,由此给出耦合方程的具体形式.用"迭代法"简化耦合方程,并进行数值分析,得到了波导波纹周期对传输特性的影响;利用简化后耦合方程解的解析式计算了螺旋波纹波导工作模式中各场幅值的比例关系.计算结果表明:在工作频段内螺旋波纹波导中场结构是一种混合模,以TE21模为主,其群速基本接近常数,可以和电子注在很宽的频带内产生互作用,为注波互作用的计算提供了依据.
螺旋波纹波导 耦合波方程 本征模式 线性组合 幅值比例
利用模式耦合理论,在考虑多模耦合的情况下,对渐变结构复合腔进行了冷腔分析,计算了H51-H52模式对下,各个模式的耦合及场幅值分布情况,分析了渐变段的倾角对渐变复合腔的Q值及场幅值分布的影响.研究表明:渐变段的倾角对渐变结构复合腔的高频特性有很大的影响,特别是各模式的场分布及Q值,合适地选择渐变角度,能使场幅值放大率比较大,这将有利于提高注-波互作用效率.
渐变结构复合腔 渐变段倾角 Q值 模式耦合
电子科技大学,物理电子学院,四川,成都,610054
基于耦合波理论,波导轴线采用常规圆弧弯曲和改进的正弦弯曲结构,对TE0i-TM11模式变换器进行全面优化分析,计算中考虑了多模、反向波、金属壁所带来的欧姆损耗以及相位重匹配等因素.以正弦弯曲设计的Ka波段TE01-TM11模式变换器的转换效率达到99%,带宽超过32%,并得出常弯曲结构中波导半径、波导曲率、变换器长度和转换效率之间的关系.
高功率微波 弯曲波导 模式耦合
电子科技大学物理电子学院,,四川,成都,610054
利用含电流的传输线方程,并在考虑多模注-波互作用及多模耦合的情况下,利用自主开发的多模高次谐波渐变结构复合腔回旋管的注-波互作用数值模拟软件,对3 mm波段二次谐波渐变复合腔回旋管进行了自洽非线性模拟,分析了H02-H03模式对下磁场系数、电流、电子注速度比对注-波互作用效率的影响.计算结果表明,在合适的腔体结构尺寸下,以及合适的磁场系数、电流、速度比下,注-波互作用效率可达27%.
3 mm波段 二次谐波 回旋管 复合腔 多模注波互作用 3mm band Second-harmonic Gyrotron Complex cavity Multiple mode interacting with an electron beam
