强激光与粒子束
2023, 35(12): 123001
1 电子科技大学, 四川 成都 610054
2 真空电子技术研究所, 北京 100015
提出一种改进的曲折槽波导—曲折双脊槽波导提高太赫兹行波管的功率和带宽.针对这种新型慢波结构设计了一种新的传输波导作为输入输出能量耦合器.从高频特性仿真结果可以发现曲折双脊槽波导可以提高耦合阻抗并扩展带宽.此外, 粒子仿真结果表明当电子注加载27.4 kV电压和0.25 A电流时, 新型曲折双脊槽波导行波管在中心频率340 GHz处输出功率能达到65.8 W同时对应增益27.21 dB.因此, 曲折双脊槽波导行波管可以用作宽带和高功率太赫兹辐射源.
太赫兹行波管 曲折双脊槽波导 高功率 宽频带 terahertz traveling wave tube folded double ridge groove waveguide high power wideband
电子科技大学 电子科学与工程学院, 成都 610054
以弱色散特性的扇形金属-介质夹持杆螺旋线慢波结构的Ka波段行波管作为研究对象，进行了互作用特性仿真研究。采用螺距跳变和磁场跳变技术进一步提高了该行波管在工作频带的输出功率和电子效率，并解决了电子注散焦问题。设计结果表明：当工作电压为9 kV、工作电流为210 mA时，行波管在24~40 GHz整个频带内，各频点的增益在37.7~48.7 dB之间，电子效率在15.18%~19.42%之间，输出功率大于286 W。此结果较之均匀周期的设计结果，电子效率增幅在4.19%以上，输出功率增长率在4.3%以上，尤其在26~37 GHz范围内，电子效率增幅达到了11.8%以上，输出功率增长率达11.9%。
螺旋线行波管 带宽 输出功率 螺距跳变 磁场跳变 helix TWT bandwidth output power helix pitch step magnetic step 强激光与粒子束
2018, 30(8): 083002
电子科技大学 物理电子学院, 微波电真空器件国家级重点实验室, 成都 610054
为了将槽波导端与标准矩形波导相连接, 设计了一种适用于折叠槽波导结构行波管的输入输出过渡波导,可将其视为槽宽渐变的双槽加载矩形波导。利用电磁仿真软件CST微波工作室对该结构进行仿真计算, 讨论了各个结构参数对其性能的影响。对比了直线渐变、抛物线渐变和指数渐变3种槽宽渐变规律在W波段对其传输特性及损耗特性的影响。研究结果表明:指数渐变结构的驻波系数小于1.15的带宽比其他两种结构都要宽, 且在90~99 GHz、驻波系数小于1.25时, 该结构的整体长度也远小于另外两种结构, 能够实现良好的过渡效果；而直线渐变结构的损耗在90~97 GHz为最低。
折叠矩形槽波导 行波管 过渡波导 驻波系数 损耗特性 folded rectangular groove waveguide traveling wave tube transition waveguide voltage standing wave ratio loss characteristic 强激光与粒子束
2012, 24(11): 2693
电子科技大学 微波电真空器件国家级重点实验室, 成都 610054
提出了一种利用正弦波导慢波结构设计的太赫兹频段大功率返波管的新方案。3维粒子模拟研究结果显示:在20 kV的工作电压和5 mA的驱动电流下, 该返波管在645.9 GHz频率处将具有1.55 W的峰值功率输出, 互作用效率为1.55%, 频谱纯净, 输出模式为TE10模。通过在15～25 kV之间进行电压调谐, 可获得80 GHz的调谐带宽, 且峰值输出功率都在1 W以上。
太赫兹 返波管 正弦波导 慢波结构 terahertz backward wave oscillator sine waveguide slow wave structure
带状电子注真空器件是一种很有潜力的高功率微波毫米波器件,其中带状电子注的稳定传输和聚焦是该器件的关键。针对带状电子注的聚焦和传输, 提出采用周期椭圆螺线管结构来稳定传输高椭圆率的带状电子注。通过理论分析, 得到椭圆螺线管的磁场分布情况, 研究了该磁场下带状电子注的运动情况, 并且推导出带状电子注在周期椭圆螺线管结构中稳定传输的条件。最后, 采用粒子模拟验证了该稳定传输条件。
周期椭圆螺线管 高功率毫米波 带状电子注 马提厄函数 periodic elliptical solenoid high power millimeter wave sheet electron beam focusing Mathieu function 强激光与粒子束
2010, 22(11): 2673
电子科技大学 物理电子学院 电真空国家重点实验室，成都 610054
由于目前常用的磁聚焦系统设计方法不能直接计算带有非轴对称开口磁环的磁系统，因此在行波管磁系统实验测试基础上，提出了双面带极靴的开口磁环体积等效概念：将开口磁环等效为相等体积磁性材料的2维轴对称磁环，两者都双面带极靴时轴上的磁场值相等。使用2维电磁计算软件FEMM计算了采用该等效模型后的周期磁聚焦系统的轴上磁场值，计算结果与带有开口磁环的实际系统测试值符合良好，两者相差仅3×10－3T。该2维等效模型能代替开口磁环进行计算。
高功率微波 行波管 周期永磁聚焦系统 开口磁环 体积等效法 High power microwave Traveling wave tube Periodic magnetic focusing system Open magnetic ring Equal volume method
电子科技大学,物理电子学院,大功率微波电真空器件技术重点实验室,四川,成都,610054
研究了一种新的开放式圆柱光栅周期结构,该结构可以作为Smith-Purcell自由电子激光和相对论行波管中的慢波结构.采用近似的场论方法,用一系列相连的矩形阶梯来近似代替光栅上任意槽形的槽的连续轮廓,利用各阶梯面上导纳的匹配,以及槽与互作用区的连续和匹配条件,获得了任意形状槽圆柱光栅周期结构的色散方程,并讨论了系统结构参数变化对系统色散特性的影响.利用软件MAGIC对结构的色散特性进行了二维模拟,与理论计算得到的值符合良好.
Smith-Purcell自由电子激光 相对论行波管 近似的场论方法 开放式圆柱光栅周期结构
从麦克斯韦方程出发,分析了带状电子注在螺线管磁场中传输时Diocotron模形成的原因;对周期凸起磁场(PCM)聚焦下的电子受力进行分析,分析表明PCM磁场能够抑制Diocotron模.结合理论分析,利用3维粒子模拟程序,对Diocotron模的形成进行了研究,并利用了PCM磁场聚焦带状电子注,抑制Diocotron模.通过粒子模拟研究了磁场大小对PCM磁场抑制Diocotron模的影响,结果表明:磁场减少导致空间电荷力和磁力需要平衡,其侧面包络变厚.
Diocotron模 周期凸起磁场 带状电子注 行波管 粒子模拟 强激光与粒子束
2007, 19(12): 2074
对曲折圆形槽波导新型慢波系统的高频特性进行了研究,通过理论分析和数值计算,得到了它的色散曲线和耦合阻抗表达式,并分析了结构参数变化对色散特性和耦合阻抗的影响.研究表明:当周期变小时色散减弱,耦合阻抗增加;而增大直波导长度时色散变弱,但同时耦合阻抗也会下降.因此较小的周期有利于改善曲折圆形槽波导慢波电路的高频特性.鉴于这种电路的耦合阻抗较低,可以适当地减小直波导长度来提高耦合阻抗.曲折槽波导结合了曲折波导散热能力强、色散特性好、容易加工和槽波导单模工作、低损耗、大尺寸等优点,在毫米波及亚毫米波段的行波管中具有较好的发展前景.
行波管 波导 慢波系统 色散特性 耦合阻抗
