北京真空电子技术研究所 微波电真空器件国家级重点实验室，北京 100015
为进一步提升毫米波折叠波导行波管的输出功率，通过整体加工的工艺方法，将折叠波导慢波结构和周期永磁聚焦系统在母材上同时加工，形成一种集成极靴结构。基于圆形注电子光学系统，设计了E波段折叠波导行波管的集成极靴结构。利用三维电磁场模拟软件(CST)的微波工作室，设计并模拟了慢波结构的冷特性参数，并根据慢波结构尺寸设计周期永磁聚焦系统。通过电磁工作环境仿真软件(OPERA)对磁场进行仿真验证，最终整管粒子数值模拟(PIC)计算结果表明，在61~71?GHz频带内可获得大于1?kW的饱和输出功率。该集成极靴结构在提供强轴向磁场的同时，具有结构紧凑、散热性好等优点。
E波段 折叠波导 集成极靴 行波管 E-band Folded Waveguide integrated pole piece Traveling Wave Tube 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(6): 1025
National Key Laboratory of Science and Technology on Vacuum Electronics, Beijing Vacuum Electronics Research Institute, Beijing0005, China
提出了一种适用于850 GHz太赫兹波成像系统的可调谐再生反馈振荡器。使用UV-LIGA微加工工艺制作慢波结构，可满足折叠波导在太赫兹频段的尺寸需求。使用CST微波工作室对折叠波导色散特性进行设计，同时针对于行波管和再生反馈振荡器中折叠波导的结构，阐明了影响频率调谐的因素。此外，对带衰减的反馈回路进行仿真模拟，并使用三维粒子模拟验证了整体设计。改变电子注电压可实现振荡频率可调，振荡从单频状态逐渐变为多频状态，整体输出功率均大于200 mW。
再生反馈振荡器 太赫兹 折叠波导 PIC模拟 regenerative feedback oscillator terahertz folded waveguide PIC solver 强激光与粒子束
2019, 31(12): 123101
1 北京真空电子技术研究所, 北京 100016
2 微波电真空国家重点实验室, 北京 100016
3 电子科技大学 物理电子学院, 成都 610054
给出了一种十字交叉型TE□10-TE○01宽带模式转换器的设计原理, 同时完成了一套W波段低损耗输入耦合系统的设计方案。根据该设计方案在电磁模拟软件HFSS中建立三维模型进行优化仿真。得到了衰减为0.14 dB、最大驻波比为1.388、带宽为10 GHz的高性能TE□10-TE○01宽带模式转换器。同时计算得到整套传输系统的衰减小于1 dB, 远小于采用矩形波导TE10模式的衰减(约15 dB), 大大提高了传输效率, 降低了能量损耗。实际加工得到了一对模式转换器, 经测试可得其衰减为1 dB左右, 整套系统的衰减约为3 dB, 与矩形波导(衰减约为15 dB)相比, 有了很大的提高。
回旋行波管 低损耗输入耦合系统 模式转换器 gyro-traveling wave tube low loss input coupling system mode converter 强激光与粒子束
2015, 27(5): 053004
北京真空电子技术研究所, 大功率微波电真空器件技术国防科技重点实验室, 北京 100016
利用粒子模拟软件和热分析软件，对W波段回旋行波管收集极区的电子轨迹和热分布进行了仿真计算。通过对收集极磁场参数的优化，调节了收集极区的电子分布，使得电子轰击区域从17.05 cm2增加到28.52 cm2，提高了67%，从而降低了单位面积的功率密度。通过对收集极内壁热分布的仿真分析，确定了1 kW/cm2的功率密度及1.12 L/s的冷却水流量，以确保收集极内壁温度低于材料熔点，不会产生物理损坏，使得收集极能够稳定工作，保证了管子的工作稳定性。通过热仿真计算验证了优化方案的可行性，并已应用于实际。
回旋行波管 收集极 粒子模拟 电子轨迹 热仿真 gyrotron traveling-wave tube collector particle-in-cell electron trajectory thermal analysis 强激光与粒子束
2014, 26(11): 113002
1 中国农业大学,理学院,北京,100083
2 中国电子科技集团公司,第十二研究所,大功率微波电真空器件技术国防科技重点实验室,北京,100016
3 电子科技大学,高能电子学研究所,成都,610054
通过螺旋波纹波导的耦合波方程,考虑到波的左右旋转方向及波的前向和反向等因素,给出了波导中可能存在的所有模式,由耦合方程的特点和布拉格条件分析了各模式之间的关系,给出对应于螺旋波纹波导回旋行波管和螺旋波纹波导回旋返波管的模式耦合特点,并给出耦合关系和波导的模式耦合规则.结合螺旋波纹波导的色散方程,讨论了不同波纹周期和波纹起伏程度对模式耦合的影响:波纹周期的增大,使得电子注的加速电压变大;如果波纹周期太小,则工作模式线性变得很差.阐述了螺旋波纹波导回旋行波管克服模式竞争的机理.纹起伏程度较大,工作模式和非工作模式分离程度变大,对克服模式竞争比较有利.
螺旋波纹波导 布拉格条件 极化 模式耦合 模式竞争 强激光与粒子束
2006, 18(11): 1869
