电子科技大学 物理电子学院, 四川 成都 610054
提出并研究了一种具有结构紧凑、散热性好、输出功率大等特点的新型扩展互作用结构——径向扩展互作用振荡器(EIO), 并推导了小信号理论.利用电磁仿真软件分析了径向EIO高频结构中的谐振特性与场分布, 并采用三维粒子模拟软件开展了注波互作用研究.研究结果表明在工作电压为5 kV, 电流为8.48 A时, 所设计的径向EIO输出功率达到2.6 kW, 热腔工作频率为30.011 GHz, 效率为6.1%.
扩展互作用振荡器 径向注波互作用 小信号分析 extended interaction oscillator radial interaction small signal analysis
中国工程物理研究院 应用电子学研究所,高功率微波技术重点实验室, 四川 绵阳621900
利用三维粒子仿真软件,对工作在Ka波段的带状注相对论扩展互作用振荡器进行了模拟仿真设计.采用宽高比为30∶1的带状电子束以降低空间电荷效应,选择多间隙耦合腔为高频结构以增加器件功率容量,在电子束电压为400 kV、束流为2 kA、轴向引导磁感应强度为1 T的情况下,器件输出微波功率为240 MW,频率为30 GHz,效率为30%.
Ka波段 带状电子束 扩展互作用振荡器 粒子模拟 Ka band sheet electron beam extended interaction oscillator PIC simulation 强激光与粒子束
2015, 27(8): 083007
设计了一种工作在W波段的振荡器。采用宽高比值为2的薄矩形电子注降低空间电荷效应，周期耦合腔慢波线作为高频结构以增加功率容量，阶梯渐变矩形波导作为输出结构，使输出结构与高频结构匹配连接减少反射。利用三维PIC粒子模拟程序进行数值模拟，分析慢波结构的周期数及周期长度对输出功率、频率及效率的影响。结果表明: 当阴极电压为13.0~16.1 kV时，谐振腔能正常工作; 谐振腔周期数为9，阴极电压为15.7 kV时输出功率和转换效率最大，输出峰值功率大于1.9 kW，平均功率为980 W，频率为91.6 GHz，转换效率达25%，输出频率随谐振腔周期长度的减小而增大。
W波段 带状电子注 扩展互作用振荡器 粒子模拟 W band sheet electron beam extended interaction oscillator PIC simulation 强激光与粒子束
2012, 24(12): 2869
基于OpenMP标准分别设计了粒子模拟方法中电磁场计算、粒子运动求解、电荷密度和电流密度更新的并行计算实现算法。在多核计算机上对所设计并行算法进行了性能测试和分析, 根据分析结果在3维并行粒子模拟软件CHIPIC3D上实现了基于OpenMP的并行计算功能, 并应用其对一种扩展互作用振荡器进行了基于OpenMP的并行模拟和基于OpenMP/MPI混合模式的并行模拟。模拟结果表明并行算法正确并能取得较高的加速比。
粒子模拟 并行计算 扩展互作用振荡器 electromagnetic particle-in-cell simulation OpenMP OpenMP parallel computing extended interaction oscillator
