董烨 1,2,3,*董志伟 1,2,3杨温渊 1,2张芳 1,2周海京 1,2,3
作者单位
摘要
1 北京应用物理与计算数学研究所,北京 100094
2 中国工程物理研究院 太赫兹研究中心, 四川 绵阳 621900
3 中国工程物理研究院 高性能数值模拟软件中心, 北京 100088
采用与同类商业软件比对的方法,在THz折叠波导行波管算例中对自编NEPTUNE3D程序的有限电导率模块进行有效验证和确认,包括冷腔损耗与计及损耗的热腔增益。比对结果表明:冷腔损耗计算相对误差在3%~4%左右,计及损耗的热腔最佳增益相对误差及最佳工作电压漂移相对误差均在2%左右。通过不同软件、冷腔损耗与热腔增益的比对,验证了有限电导率模块正确性和可靠性。此外,还对加工因素导致结构参数变化对冷腔损耗特性影响,做了规律性讨论。
有限电导率模块 三维全电磁粒子模拟 太赫兹折叠波导行波管 验证与确认 finite conductivity module 3D fully electromagnetic and PIC simulation THz folded waveguide traveling wave tube verification and validation 
强激光与粒子束
2014, 26(5): 053101
董烨 1,2,*董志伟 1,2杨温渊 1,2张芳 1,2[ ... ]周海京 1,2
作者单位
摘要
1 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
2 中国工程物理研究院 太赫兹研究中心, 四川 绵阳 621900
针对THz频段微电真空器件波导壁面材料电导率及加工粗糙度引发损耗的模拟需求,研制了有限电导率模块,并将其添加进三维全电磁粒子模拟大规模并行程序NEPTUNE3D。介绍了有限电导率的时域有限差分显格式及时谐场近似解方法,针对上述方法的优缺点,提出了基于扩散方程隐格式的有限电导率模块算法,该算法具备无条件稳定、普适性好的优点。利用矩波导常见电磁波模传输损耗算例,测试了自编的有限电导率模块,测试结果与理论值及同类商业电磁软件计算结果进行了比对,验证了模块的可靠性。利用添加有限电导率的三维全电磁粒子模拟程序NEPTUNE3D,模拟了材料电导率以及表面粗糙度对0.22 THz折叠波导行波管性能的影响,模拟结果表明,材料电导率及表面粗糙度会显著降低器件输出功率和增益水平。综合色散关系、耦合阻抗、衰减常数等因素,给出了器件结构参数设计建议,并指出:通过增加电子束流、注入信号功率以及慢波结构周期数目等方式可一定程度上提高器件输出功率水平。
高功率微波 三维全电磁粒子模拟 有限电导率 表面粗糙度 太赫兹折叠波导行波管 high power microwave 3D fully electromagnetic and PIC simulation finite conductivity surface roughness THz folded-waveguide traveling-wave tube 
强激光与粒子束
2013, 25(6): 1419

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