谢冰川 1,2张瑞 1,*王欢欢 3王勇 1,2[ ... ]杨修东 1
作者单位
摘要
1 中国科学院 空天信息创新研究院 高功率微波源与技术重点实验室,北京 100190
2 中国科学院大学 电子电气与通信工程学院,北京 100049
3 中国科学院大学 材料科学与光电技术学院,北京 100049
提出了一种工作在TM310模式下的用于高次模式速调管的新型谐振腔。通过对侧腔电场的离散化,可以有效地增强中间腔和侧腔的电场。当两腔均工作在TM310模式时,新型谐振腔的特性阻抗均高于传统的哑铃型腔。对两种腔体进行了尺寸敏感性分析。在此基础上,设计了一个W频段的射频电路。当向射频电路注入45 mW的输入功率时,获得了52.4 dB的高增益和7.8 kW的峰值输出功率。互作用电路由25 kV、2 A的圆形电子注驱动。该互作用电路的电子效率和3-dB带宽分别为15.6%和120 MHz。
扩展互作用速调管 高次模腔 场离散化 哑铃型腔 敏感性分析 extended interaction klystron(EIK) high-order mode cavity field discretizing barbell shaped cavity sensitivity analysis 
红外与毫米波学报
2023, 42(4): 504
金琦 1,2耿志辉 1,*张健 1,2张瑞 1[ ... ]徐寿喜 1
作者单位
摘要
1 中国科学院空天信息创新研究院 高功率微波源与技术重点实验室,北京100190
2 中国科学院大学 电子电气与通信工程学院,北京100049
针对W波段速调管难以实现连续波高功率的问题,设计了一个工作在TM31-2π模式的W波段连续波带状注扩展相互作用速调管(EIK)高频电路,该电路采用电压20 kV、电流0.65 A,2.5 mm×0.3 mm的带状电子注,高频系统采用五个哑铃型的五间隙谐振腔,输出系统采用对称输出波导。通过理论设计和高频结构参数优化,三维PIC仿真结果显示:在输入功率0.2 W的条件下,能够获得超过1200 W的输出功率,效率和增益分别为9.35%和37.8 dB。在高频参数敏感性和误差稳定性方面,对TM31模式和TM11模式进行了详细的对比分析。
W波段 带状注 扩展互作用速调管 高频电路 五间隙谐振腔 W-band sheet beam extended-interaction klystron high-frequency circuit five-gap cavities 
红外与毫米波学报
2022, 41(6): 1030
作者单位
摘要
1 中国科学院 空天信息创新研究院, 北京100190
2 中国科学院大学,北京 100190
谐振腔作为速调管的高频互作用电路,其特性对速调管的功率、效率、增益和带宽等性能具有决定性影响。主要介绍了某Ka波段分布作用速调管谐振腔的设计过程:基于多间隙谐振腔理论,利用电磁仿真软件CST详细分析了谐振腔不同结构尺寸对特性参数,如品质因子、特性阻抗、耦合系数、有效特性阻抗的影响,优化得到谐振频率为35 GHz的五间隙谐振腔的物理结构模型,并给出互作用仿真结果,为Ka波段分布作用速调管设计及其高频注波互作用的计算提供重要的参考和依据。
Ka波段 分布作用速调管 多间隙谐振腔 特性参数 Ka-band extended interaction klystron multi-gap resonant cavity characteristic parameters 
强激光与粒子束
2021, 33(10): 103008
曾鑫 1,2曲兆伟 1薛谦忠 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国科学院 空天信息创新研究院,高功率微波源与技术国防重点实验室,北京 101407
2 中国科学院大学,北京 101407
扩展互作用速调管采用多间隙分布作用谐振腔和全金属平面结构,互作用电路短、单位长度增益高,其平面化结构特征与现代微加工工艺相兼容,已成为发展太赫兹高功率源的研究热点,进一步展宽扩展互作用速调管放大器的带宽成为拓展其应用的关键技术问题。设计了一种G波段5腔多间隙注波互作用电路,采用参差调谐技术扩展群聚段带宽和滤波器加载技术扩展输出段带宽,通过CST软件对结构参数优化和输出特性模拟仿真,结果表明:在电子注电压19 kV,电流300 mA,输入功率120 mW时,获得输出功率222 W,电子效率3.89%,增益32.67 dB,3 dB瞬时带宽达到了1.5 GHz。
太赫兹 扩展互作用速调管 多间隙谐振腔 宽频带 PIC模拟 terahertz extended interaction klystron multi-gap resonantor broadband PIC simulation 
强激光与粒子束
2021, 33(3): 033007
作者单位
摘要
1 中国科学院 空天信息创新研究院,北京 101400
2 中国科学院 信息工程研究所,北京 100093;中国科学院大学 网络空间安全学院,北京 100049
提出了一种新型周期永磁(PPM)聚焦系统,其中,每半个周期的这种PPM聚焦系统由1件极靴和5块永磁体共同组成,第1、第3、第5块永磁体与第2、第4块永磁体的极化方向相反,且任何相距半个周期的2块永磁体均具有相反的极化方向。采用MTSS2018对这种新型PPM聚焦系统的磁场进行了计算,结果表明新型PPM聚焦系统的轴线上磁感应强度Bz具有显著的第3次和第5次空间谐波,在过0点后能够更快上升到峰值,整体构型十分接近具有理想矩形分布的PPM系统。采用MTSS2018对G波段分布作用速调管(EIK)所需的电子枪进行了模拟计算,并采用上面计算的Bz对该电子注进行聚焦,获得了电子注电压为22 kV,电子注电流为215 mA的电子注,电子注最大半径为0.08 mm,满足G波段EIK的应用要求。计算中的峰值磁感应强度仅为1.2 $ \sqrt 2 $BB,说明新型PPM聚焦系统与传统PPM聚焦系统相比,可以在较低的峰值磁感应强度的条件下实现电子注的有效聚焦。
分布作用速调管 电子注 电子注通道 周期永磁 周期永磁聚焦系统 extended interaction klystron electron beam tunnel of electron beam periodical permanent magnet PPM focus system 
强激光与粒子束
2020, 32(6): 063002
作者单位
摘要
1 中国科学院 空天信息创新研究院,高功率微波源与技术重点实验室,北京 100190;中国科学院大学,北京 100190
2 中国科学院 空天信息创新研究院,高功率微波源与技术重点实验室,北京 100190
为满足无线传能系统对高效率大功率毫米波功率源的迫切需求,开展大功率连续波速调管高效率技术研究,采用降压收集极技术实现速调管在效率上的有效提升。主要介绍了某Ka波段大功率连续波分布作用速调管(EIK)降压收集极的设计方案,包括注-波互作用后废电子能量分布及行为特性的研究,收集极初始条件、结构及电极电压的设计,给出了单级降压收集极和两级降压收集极的设计和计算结果。三维粒子模拟(PIC)计算结果表明,该Ka波段连续波EIK采用单级降压收集极时回收效率为41.0%,采用两级降压收集极时回收效率为68.8%,EIK总管效率相比于未采用降压收集极技术时的27.5%上升至54.8%,表明通过降压收集极技术可有效提升毫米波大功率速调管工作效率。
分布作用速调管 降压收集极 Ka波段 效率 三维仿真 extended interaction klystron depressed collector Ka-band efficiency 3D simulation 
强激光与粒子束
2020, 32(8): 083001
作者单位
摘要
北京真空电子技术研究所,北京 100015
简要介绍了一种W波段分布作用速调管的设计思路、设计方案和模拟结果,并给出了该管的测试结果。该管采用大压缩比圆柱电子枪和永磁聚焦系统,阴极电压17 kV,阴极电流0.78 A;高频系统由5间隙和11间隙(输出腔)的分布作用腔组成,采用长短槽梯形结构。样管实现了脉冲输出功率大于2 kW、带宽500 MHz、增益40 dB、工作比5%等指标。
微波功率器件 分布作用速调管 W波段 电子光学系统 microwave power device extended-interaction klystron W-band electronic optics system 
强激光与粒子束
2020, 32(10): 103007
作者单位
摘要
1 中国科学院 电子学研究所, 北京 101400
2 中国科学院大学, 北京 100039
对一种基于双排矩形波导慢波结构(SDRWS)结构的3腔EIK进行了详细计算机模拟计算,通过对基于SDRWS结构的EIK用输入输出腔的S11的模拟计算及对分布作用速调管用中间腔的本征频率的模拟计算,初步确定了EIK用输入输出腔及中间腔的结构参数,进而对EIK进行了 PIC 互作用模拟计算,结果表明:该EIK的3 dB工作频带为219.5~220.5 GHz,3 dB带宽为1 GHz,最大功率为456 W,最大增益为40.06 dB。在此基础上,通过调整中间腔的波导头宽度以进行参差调谐,用PIC互作用模型模拟计算研究了中间腔谐振频率对EIK整体性能的影响。结果表明,EIK的3 dB工作频带主要由输入输出腔的通频带决定,而中间腔的谐振频率也具有重要影响。当中间腔的谐振频率分别处于输入输出腔的通频带的低频端或高频端时,可以使EIK的3 dB工作频带向低频端或高频端得到一定程度展宽;当中间腔的谐振频率高于输入输出腔的通频带的高频端时,EIK的增益在其3 dB工作频带内较为平坦,EIK的输出信号在其3 dB工作频带内比较稳定,频谱的纯净程度较好。参差调谐的最终结果表明,当中间腔的波导头宽度为0.747 mm时,EIK获得了接近最优的性能,3 dB工作频带为219.5~220.0 GHz,3 dB带宽扩展到1.2 GHz,最大功率为630 W,相应的最大电子效率为11.3%,最大增益为47 dB。
分布作用速调管 参差调谐 双排矩形波导慢波结构 宽频带 PIC模拟 extended interaction klystron stagger tuning staggered double rectangular waveguide structure broadband PIC simulation 
强激光与粒子束
2019, 31(8): 083101
作者单位
摘要
安徽四创电子股份有限公司, 合肥 230088
介绍一个Ka波段分布作用速调管(EIK)发射机的实验系统,使用的核心器件是一只国产分布作用速调管样管,中心频率为35.01 GHz,脉冲输出功率为10 kW,最大工作比0.5%。该实验系统是为Ka/W波段双频毫米波测云仪发射机关键器件国产化进行的预研。实验系统一方面要对EIK样管的性能进行全面测试,对EIK样管在应用中可能存在的问题进行分析;另一方面优化发射机电路,满足EIK样管最佳工作要求。实验结果表明,国产Ka波段分布作用速调管技术取得了长足的进步,Ka波段大功率EIK发射机将进入实用阶段。
实验系统 分布作用速调管 阴极脉冲调制器 experiment system extended interaction klystron cathode pulse modulator 
强激光与粒子束
2018, 30(5): 053001
作者单位
摘要
1 中国科学院电子学研究所, 中国科学院高功率微波源与技术重点实验室, 北京 100190
2 北京航空航天大学, 电子信息工程学院, 北京 100083
对平面梯形结构多间隙谐振腔的模式分布、特性阻抗、耦合系数以及工作稳定性进行了研究.在此基础上给出了W波段高峰值功率扩展互作用速调管高频互作用系统设计, 并采用三维粒子模拟(PIC)技术对电子的速度调制、群聚及其与高频场的相互作用和能量转换等物理过程进行了研究, 定量给出了放大器的功率、带宽、效率以及增益等关键技术指标.PIC结果显示: 在中心频率94.52GHz以及电压16kV、电流0.6A的电子注参数下, 最大输出功率达到1.8kW, 相应的增益和电子效率分别为47.7dB和19.4%; 扫频结果显示瞬时3dB带宽为210MHz.
扩展互作用速调管 多间隙谐振腔 平面梯形电路 电子注电导 三维粒子模拟 extended interaction klystron multi-gap resonant cavity planar ladder-type circuit beam conductance three-dimension particle-in-cell simulation 
红外与毫米波学报
2015, 34(3): 307

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