为满足微波管放大器对宽频段输入窗的需求，并保证馈源的真空密封需求，提出并设计了一种适用于宽频段微波放大器的同轴输入窗。该宽频段同轴输入窗采用渐变圆环形陶瓷，材料介电常数为9.3，窗片厚度为2.5 mm,内径为2.14 mm，外径为5 mm，渐变段长度为6.5 mm。利用三维高频电磁仿真软件CST对其建模分析，并对同轴内外结构尺寸和陶瓷渐变结构进行优化仿真，得出该宽频带同轴输入窗能够在10～45 GHz频带内实现插入损耗小于0.5 dB。
输入窗 同轴 宽频段 input window coaxial wide-band 强激光与粒子束
2016, 28(3): 033029
扩展互作用器件，采用三个线圈和一个磁极实现均匀磁场分布。根据理论计算采用有限元法磁学（FEMM）仿真软件对所求磁场进行了建模分析，依据FEMM计算的磁场结合静电电子枪，采用CST仿真软件对高电流密度、高压缩比的电子注在均匀聚焦磁场的作用下传输进行优化。经过计算得出，在工作电压为17 kV、阴极发射电流密度小于10 A/cm2的条件下，由皮尔斯电子枪发射的电子注在均匀磁场的聚焦作用下传输良好，通过率为100%，得到了导流系数为0.175 μP的电子枪，在均匀磁场区形成了高电流密度、高压缩比的电子注，平均电流密度达到343.17 A/cm2，压缩比为32，电子注横纵速度比为7.2%。
W波段 扩展互作用器件 均匀磁场 高电流密度 W-band extended interaction device uniform magnetic field high current density 强激光与粒子束
2014, 26(6): 063034
1 电子科技大学 物理电子学院, 成都 610054
2 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
在模拟直线感应加速器电子束输运过程中，为了正确设置注入器电子束参数，以注发射模型为基础，研发了可设置发射度、能散和电子束倾斜的多功能发射模型。理论研究了发射度、能散以及电子束倾斜角度，并将这些理论实现到发射模块上。建模对多功能发射模块进行测试，比较设定的电子束参数与模拟测定的电子束参数。通过比较，观测到设定电子束参数与模拟测定值一致，验证了多功能模块开发的正确性。
直线感应加速器 粒子模拟 发射度 速度能散 发射倾斜 linear induction accelerator particle in cell emittance velocity spread beam tilt 强激光与粒子束
2013, 25(11): 2976
1 电子科技大学 物理电子学院, 成都 610054
2 西北核技术研究所, 西安 710024
设计了一种适用于L波段高功率微波辐射场测量的同轴型定向耦合器。分别选择同轴线和金属底板共面波导(CBCPW)作为主副传输线，减小定向耦合器横截面积；利用小孔耦合理论和微元法对耦合结构进行理论分析，选择连续渐变的菱形耦合缝隙，缩短定向耦合器长度；采用数值模拟的方法对耦合器结构进行优化，并对其性能参数进行实验测试，结果表明,在1~2 GHz频带范围内耦合度约为47 dB，方向性大于17 dB。
高功率微波 同轴定向耦合器 共面波导 菱形缝隙 L波段 high power microwave coaxial directional coupler coplanar waveguide diamond aperture L-band 强激光与粒子束
2013, 25(10): 2659
微波反射成像(MIR)是等离子体湍流扰动诊断中的一种重要手段, 它注重于测量高时空分辨力的二维/三维分布, 实现等离子体空间湍流结构的可视化实时观测, 以获得更为准确的物理信息。针对等离子体诊断要求, 结合托卡马克HL-2A装置的参数, 对具有准光结构的8 mm微波反射成像系统进行了理论计算和仿真设计, 设计出一套准光系统, 为指导微波反射成像的系统设计奠定基础。
等离子体诊断 湍流扰动 微波反射成像 准光结构 plasma diagnosis turbulence microwave imaging reflectometry quasi-optical system
设计了一种能在C波段和X波段实现稳定双频输出的带有非对称谐振反射腔的单电子束同轴相对论返波振荡器。采用耦合阻抗跃变型慢波结构, 使用粒子PIC模拟软件进行了粒子模拟研究。模拟结果显示: 轴向电场在系统中的分布得到改进, 电子束的能散得到改善。在电子束电压511 kV, 电流8.95 kA, 引导磁场0.73 T的条件下, 双频器件实现了8.09 GHz和9.91 GHz的双波段频率稳定输出, 平均功率为1.0 GW, 波束互作用效率为21.9%, 效率高于空心双波段返波管及其他双波段器件。器件辐射功率的拍频为1.82 GHz, 拍波更为明显和稳定。模拟研究中同时发现, 随着慢波结构之间漂移段的变化, 双频频率都呈现一种准周期的变化。
同轴相对论返波管 双波段 耦合阻抗跃变 粒子模拟 coaxial relativistic backward-wave oscillator (CRB dual-band stepwise variable coupling impedance PIC simulation
设计了一种工作在W波段的振荡器。采用宽高比值为2的薄矩形电子注降低空间电荷效应，周期耦合腔慢波线作为高频结构以增加功率容量，阶梯渐变矩形波导作为输出结构，使输出结构与高频结构匹配连接减少反射。利用三维PIC粒子模拟程序进行数值模拟，分析慢波结构的周期数及周期长度对输出功率、频率及效率的影响。结果表明: 当阴极电压为13.0~16.1 kV时，谐振腔能正常工作; 谐振腔周期数为9，阴极电压为15.7 kV时输出功率和转换效率最大，输出峰值功率大于1.9 kW，平均功率为980 W，频率为91.6 GHz，转换效率达25%，输出频率随谐振腔周期长度的减小而增大。
W波段 带状电子注 扩展互作用振荡器 粒子模拟 W band sheet electron beam extended interaction oscillator PIC simulation 强激光与粒子束
2012, 24(12): 2869
提出了一种能在X波段实现稳定双频输出的带有谐振反射器的高效率同轴相对论返波振荡器，并使用2.5维全电磁粒子PIC模拟软件进行了粒子模拟研究。模拟结果显示：在电子束电压520 kV、电流8.5 kA、轴向引导磁场2.35 T的条件下，器件实现了9.41 GHz和10.29 GHz的稳定双频输出，平均输出功率为1.35 GW，波束互作用效率为30.5%。此外，双频频谱及双频中较小的频率随着漂移段的变化而准周期地变化，实现了带宽约400 MHz的频率捷变输出。
同轴相对论返波管 谐振反射器 双频 高效率 粒子模拟 频率捷变 coaxial relativistic backward-wave oscillator resonant reflector dual-frequency high efficiency particle simulation frequency agility 强激光与粒子束
2012, 24(10): 2415
