设计加工了铁电阴极电子枪,给出了模拟计算及其初步实验结果.电子枪为皮尔斯枪型,采用顺电相陶瓷Ba0.67Sr0.33TiO3作为铁电阴极材料,电子枪电压脉宽80 ns,幅值最大可达80 kV,设计电子枪导流系数为0.15×10-6 A·V-3/2.电子枪电压从30 kV逐步增大到56 kV,测量到其发射电流从0.7 A逐步增大到2.5 A.根据实验结果拟合得到的电子枪导流系数为0.2×10-6 A·V-3/2,与设计基本符合.

针对向内发射同轴虚阴极振荡器进行了1维理论分析,给出了电流电压关系的数值解,估算了同轴漂移区空间电荷限制流及虚阴极位置;同时使用MAFIA程序进行了全3维PIC数值模拟研究,通过调节阴极电子发射区与阳极反射板之间距离进行了一系列计算,得到了圆波导中各传输模式频谱及功率.结果表明,尽管使用圆周对称的同轴结构,输出模式中TE11和TM01仍占主导地位,两种模式共同存在,相互竞争.在最佳情况下,当二极管电压为250 kV,电流为20 kA时,得到了微波输出总功率最高为740 MW,功率效率超过10%,主频为3.18 GHz,同时含有较强TE11和TM01模式成分的微波输出.

渐变型同轴慢波结构是磁绝缘线振荡器的核心部分.从Maxwell方程和Floquet定理出发,导出了渐变型磁绝缘线振荡器TM模式色散曲线的表达式,并通过数值计算研究了不同结构参数下色散曲线的变化规律,为渐变段的设计提供了理论依据.

以环形电子注驱动的、正弦型周期慢波结构的相对论返波管(RBWO)为模型,理论推导出RBWO慢波结构的色散方程,画出了不包括和包括电子注的色散曲线,然后采用在复平面上绘制等高线图进行逼近的方法对注-波作用不稳定区工作频率的实部和虚部进行了求解,绘出了完整的包括电子注的慢波结构色散关系曲线,并估算了微波的时间增长率和能量转换效率.研究得出:当α(电子注电流参数)较大时,电磁波与慢电荷波的相互作用是不稳定的;而在α较小时,注-波相互作用具有明显的三波作用的特点;微波增长是通过注-波不稳定作用引起的;随着α的增大,微波时间增长率先增大后减小,在α为0.02时有最大值1.37,此时的能量转换效率为19%;增大电子注半径或慢波结构的波纹深度都可以增强注-波不稳定作用.

通过MATLAB编程,实现了储能切换(stored energy switch)方式产生高功率微波脉冲瞬态响应过程的模拟.程序可用于研究微波压缩系统的功率增益、储能转换效率及脉宽压缩比等主要指标与系统开关耦合腔的固有品质因数、输入与输出耦合系数的关系;并可用于对工作频率失谐、"开关"导通前的泄漏及"开关"启动时间的影响等进行分析,输出瞬态响应过程图像.

利用变分法详尽地研究了X-波段盘荷波导中栏片圆弧对频率和尾场的影响,比较了不同栏片形状下加速模和横向模的频率与尾场。研究表明栏片形状对频率的影响较小,但对尾场的影响较大.在圆弧栏片和直边栏片两种情形下,最危险EH16模的尾场相差超过15％,因此栏片圆弧的作用是不能忽略的。