1 电子科技大学物理电子学院, 四川 成都 610054
2 中国北方电子设备研究所, 北京 100191
通过软件仿真方法分析和设计了W波段回旋行波管的输入输出耦合器、磁控注入式电子枪以及高频互作用电路,根据优化结果加工了实物并进行了热测实验.实验结果表明,电子注电压60 kV,电流6 A,在94 GHz频率获得了最大峰值功率78 kW,增益53.9 dB以及21.7%的效率,峰值功率大于50 kW带宽达到3.8 GHz.PIC粒子模拟和热测实验均表明,设计的W波段回旋行波管能够稳定的工作,从而证明周期加载高频互作用电路在抑制寄生模式以及自激振荡方面具有很大的优势.
软件仿真 W波段 回旋行波管 热测实验 PIC粒子模拟 software simulation W-band gyro-TWT hot test PIC simulation
1 清华大学 工程物理系,北京 100084
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所,四川 绵阳 621900
根据盘荷加载慢波结构的色散关系,设计了C波段高功率行波结构放大器,器件采用轴向微波功率提取降低输出端的反射,并在隔离段中加入微波吸收体切断放大器中自激振荡的正反馈过程,输出腔采用锥形过渡以降低Q值,减少电子注回流,有效抑制了放大器中自激振荡。在2.5维PIC模拟中得到功率890 MW、频率5.64 GHz的微波输出,增益35.6 dB,效率32%。
高功率微波 相对论行波结构放大器 C波段 冷腔特性 PIC粒子模拟 high power microwave relativistic traveling-wave-structure amplifier C-band cold cavity characteristic PIC simulation
中国工程物理研究院 应用电子学研究所,四川 绵阳 621900
建立了带输入、输出波导结构的C波段相对论速调管放大器3维整管模型,利用3维软件对其高频特性进行了数值计算研究,对整管结构进行了优化设计。并用3维PIC程序对电子束经过输入腔后的束流调制、注入微波的吸收情况、中间腔对束流的调制以及输出腔后微波提取情况进行了模拟研究。模拟结果表明:输入腔与微波注入波导匹配较好,注入微波能被电子束和谐振腔很好吸收,在输入腔间隙后20 cm处得到了11%的基波电流调制深度;在中间腔后15 cm处得到了约76%的基波电流调制深度;在中间腔后电流调制最强处加上输出腔,提取到800 MW的输出微波,效率26%。
相对论速调管放大器 整管模拟 PIC粒子模拟 高频特性 relativistic klystron amplifier whole-tube simulation PIC simulation high frequency characteristics
中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900
利用PIC粒子模拟方法,结合对同轴结构二极管工作模式的半解析描述,研究了离子存在与否对rod-pinch二极管(RPD)工作特性的影响.模拟给出了二极管的伏安特性、不同时刻电子和离子的相空间分布以及空间电流分布等.结果表明随着电流逐渐增大,其工作模式从空间电荷限制流依次向弱箍缩流和磁绝缘流转变.只有存在离子的情况下,电子才能沿着阳极杆表面运动并在其末端发生箍缩,表明RPD中离子电流的存在对于RPD工作是必需的.
闪光照相 rod-pinch二极管 PIC粒子模拟 X射线 强激光与粒子束
2007, 19(10): 1747
1 清华大学,工程物理系,北京,100084
2 中国工程物理研究院,应用电子学研究所,四川,绵阳,621900
使用3维PIC粒子模拟软件定量分析了耦合腔行波管的大信号注波互作用行为.使用完整的仿真模型完成了S波段连续波管型的设计,达到如下设计指标:工作频率2.0～2.3 GHz,输出功率4.3 kW,频带内增益波动±0.7 dB.提出了使用大介电常数微扰介质棒减小耦合阻抗计算误差的方法,研究了行波管的冷腔特性,给出了色散、耦合阻抗等参数.
耦合腔行波管 连续波 3维模拟 PIC粒子模拟 冷腔特性
1 中国科学院,电子学研究所,北京,100080
2 中国科学院,研究生院,北京,100039
根据谐波回旋速调管放大器的注-波互作用特点,对Ka波段二次谐波三腔回旋速调管放大器的输出腔进行了数值模拟和优化设计,获得了输出腔末端高频波绕射输出孔径和腔体绕射Q值的对应关系.通过PIC粒子模拟,分析了该放大器的频率响应特点等输出特性.结果表明,在35 GHz频率,磁场0.685 T,电子注电压70 kV,电流15 A,横纵速度比为1.45,输入功率1.6 kW时,放大器可以获得超过220 kW的峰值输出功率、约22%的效率和23 dB的增益,3 dB带宽可达到110 MHz.
二次谐波 回旋速调管放大器 输出特性 PIC粒子模拟 Second harmonic Gyroklystron amplifier Output characteristic PIC simulation
