国防科学技术大学 光电科学与工程学院,长沙 410073
设计了一种紧凑型、GW级同轴引出电子束相对论返波振荡器,利用KARAT 2.5维全电磁粒子模拟程序研究了器件内部束-波作用的物理过程。模拟结果表明:当器件中使用内导体,在电子束能量700 keV,电子束流11 kA,导引磁场为1.0 T时,能实现L波段2.66 GW高功率微波输出,平均效率约为34%;去掉内导体时,能实现S波段1.88 GW单频微波输出,平均效率约为24%。同一个器件,仅通过装卸内导体就可以选择在两个波段实现GW级、高效微波输出,这对于高功率微波器件的设计有一定的参考意义。
高功率微波 相对论返波振荡器 同轴引出 慢波结构 波段选择 high power microwave relativistic backward wave oscillator coaxial extractor slow-wave structure wave band selection
国防科学技术大学 光电科学与工程学院,长沙 410073
设计了一种L波段同轴引出电子束相对论返波振荡器,采用KARAT 2.5维全电磁粒子模拟程序研究了器件内束-波作用的物理过程,分析了二极管电压和导引磁场对产生微波频率和束-波转换效率的影响。模拟结果表明:该器件在小型化,中等磁场的条件下具有较高的束-波作用效率。在电子束能量700 keV,电子束流10 kA,导引磁场为1.0 T时,器件在频率1.62 GHz处获得较高的微波输出,饱和后微波的平均功率达2.2 GW,平均效率约为30%,器件最大径向半径仅为5.0 cm。
高功率微波 相对论返波振荡器 同轴引出 L波段 粒子模拟 high power microwave relativeistic backward wave oscillator coaxial extractor L-band particle simulation
1 国防科学技术大学光电科学与工程学院,湖南,长沙,410073
2 西南交通大学理学院,四川,成都,610031
对同轴波导内传输TEM模时金属支撑杆的散射特性进行了研究.通过将同轴波导等效为窄边是磁壁的矩形波导,建立了金属支撑杆的散射场计算模型,用积分方程法得到了散射场的计算公式,其计算结果与有限元方法仿真结果吻合良好.分析计算和实验表明:当同轴波导传输TEM模时,n根角向均匀分布的支撑杆在同轴波导内激励起一系列TE(mn)1模式;当n大于同轴波导截面平均周长与波长之比时,金属杆所激励的高阶模截止,输出和反射模式仅为TEM模,其反射系数随支撑杆根数或支撑杆半径的增加而增大,随频率的升高而减小.
高功率微波 同轴波导 同轴提取 散射特性 High-power microwave Coaxial waveguide （CWG） Coaxial extractor Scattering characteristics
提出一种新型相对论返波管--同轴引出相对论返波管结构。首先,利用KARAT软件对这种结构进行了2.5维全电磁粒子数值模拟,经过参数调整,输出的微波脉冲功率为2.0GW,微波频率为9.28GHz,转换效率达45％。并在模拟中对电子束与电磁波的作用过程进行了跟踪和分析；然后利用SUPERFISH软件对此结构中的场分布进行了计算,结合PIC模拟结果,初步证明了由于内导体的引入改变了返波管末端的反射,有利于电子束与电磁波的能量交换。
高功率微波 相对论返波管 同轴引出 数值模拟 high power microwave relativistic BWO coaxial extractor numerical simulation
