强激光与粒子束
2023, 35(2): 023008
强激光与粒子束
2020, 32(6): 063002
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
采用计算机模拟的方法对一种基于双排矩形波导慢波结构(SDRWS)的340 GHz返波管进行详细研究。首先对返波管所需的电子枪和永磁聚焦系统进行计算机模拟,结果表明,永磁聚焦系统与电子枪相结合,能够产生并维持14~17 kV,43.4 mA的电子注和18~21 kV,56.1 mA的电子注,且电子注电压在14~21 kV之间时,电子注在慢波结构区域的最大半径小于0.08 mm,半径波动最大值为0.034 mm。利用所计算的电子注,对基于SDRWS的340 GHz返波管进行互作用计算,结果表明,当电子注电压在14~21 kV之间调谐时,输出电磁波在326~352.6 GHz之间,输出功率大于2 W。同时,SDRWS的电子注通道半径为0.09 mm,相对较大,降低了返波管的制造难度。
返波管 双排矩形波导慢波结构 永磁聚焦系统 粒子模拟 Backward Wave Tube Staggered Double Rectangular Waveguide Structure permanent magnet focus system particle-in-cell simulation 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(6): 967
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应用电子学研究所,四川绵阳 621999
结合实验模型,对 0.22 THz折叠波导行波管 (FWG-TWT)的电子光学系统进行数值模拟验证。首先对电子枪的工作机制进行细致研究和仿真验证,然后对电子光学系统(包括电子枪和周期永磁聚焦结构两部分)进行一体化建模,结合实际,合理设置仿真模型的工作参数及边界条件等。分析影响电子注流通率的关键因素,调整结构参数和束流参数,提高电子注的直流流通率。
太赫兹 折叠波导行波管放大器 电子光学系统 电子枪 周期永磁聚焦系统 terahertz Folded Waveguide Traveling Wave Tube amplifier optics system electron gun periodic permanent magnet focusing system 太赫兹科学与电子信息学报
2018, 16(1): 27
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
设计了一套0.22 THz折叠波导行波管电子光学系统,详细介绍了电子枪和周期永磁聚焦系统的设计过程,在电子枪电子束束腰与磁系统不匹配情况下,对磁场过渡区进行了优化设计,以此为基础利用磁场仿真软件对磁场进行模拟和优化,并把磁场位形代入电磁仿真软件进行电子束传输仿真,优化后的电子光学系统发射束流10 mA,阴极电压15 kV,束流通过率96%。通过实验验证,流通管束流通过率93%,高频样管束流通过率94%,与设计相符。高频样管实现连续波运行,功率大于0.4 W,3 dB带宽大于12 GHz。
折叠波导行波管 电子光学系统 束流通过率 永磁聚焦系统 folded waveguide travelling wave tube electron optical system transmission rate permanent magnetic focusing system 强激光与粒子束
2015, 27(9): 093101
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
以理论推导和三维模拟仿真设计为基础,设计优化了0.22 THz折叠波导行波管电子枪、慢波结构、永磁聚焦系统、输入/输出结构、收集极等部分,并结合大量的工艺实验,探索和研究了各种精密加工方法和组装焊接工艺,最后完成了符合这些部分设计要求的高精度零件加工和组装焊接样品。
折叠波导行波管 电子枪 慢波结构 永磁聚焦系统 收集极 folded waveguide traveling wave tube electron gun slow wave structure permanent magnet focusing system collector
1 成都信息工程学院 光电技术学院, 成都 610225
2 电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 成都 610054
基于磁环的元电流模型,分析了永磁磁环的轴向磁场分布规律。理论计算和测试结果表明:轴向磁化磁环中心轴上的磁感应强度不存在径向分量,只有轴向分量;但磁环开口后,轴向磁场降低,而径向磁场增加,其中心轴上的合成磁感应强度体现出非轴对称性,不利于其在周期永磁(PPM)聚焦系统中的应用。根据磁场的轴向分量和径向分量的分布特点,设计和优化了带开口磁环的PPM系统,实现了轴向磁场的周期化。
周期永磁聚焦系统 开口磁环 磁场分布 行波管 periodic permanent magnet focusing system open magnetic ring magnetic field distribution traveling wave tube
电子科技大学 物理电子学院 电真空国家重点实验室,成都 610054
由于目前常用的磁聚焦系统设计方法不能直接计算带有非轴对称开口磁环的磁系统,因此在行波管磁系统实验测试基础上,提出了双面带极靴的开口磁环体积等效概念:将开口磁环等效为相等体积磁性材料的2维轴对称磁环,两者都双面带极靴时轴上的磁场值相等。使用2维电磁计算软件FEMM计算了采用该等效模型后的周期磁聚焦系统的轴上磁场值,计算结果与带有开口磁环的实际系统测试值符合良好,两者相差仅3×10-3T。该2维等效模型能代替开口磁环进行计算。
高功率微波 行波管 周期永磁聚焦系统 开口磁环 体积等效法 High power microwave Traveling wave tube Periodic magnetic focusing system Open magnetic ring Equal volume method
通过对行波管周期永磁聚焦系统(PPM)的理论分析,开发了2维模拟软件UESTC_PPM.该软件主要用于模拟轴对称的永磁结构,在圆柱坐标系下,采用有限差分的方法迭代求解磁钢内外任意位置处的磁感应强度分布.模拟了单磁环结构以及单周期结构,将结果与Ansoft Maxwell 3D的模拟结果进行了对比,结果表明:轴上、轴向以及径向磁感应强度的分布图均很接近,但UESTC_PPM软件耗时较短,验证了UESTC_PPM的正确性,并具有一定的精确度.
行波管 周期永磁聚焦系统 模拟计算 CAD