广东工业大学 物理与光电工程学院, 广州 510006
通过本征方程研究了工作在太赫兹(THz)频段的高次模同轴谐振腔, 讨论了TMm,1,0模, TMm,2.0模与TMm,1,1模的谐振频率与腔体的几何参数之间的关系, 并给出了工作模式的选择依据。在此基础上, 提出了一种新型的0.3 THz TM10,1,0模同轴耦合腔链, 使用等效电路模型和CST-MWS软件对耦合腔链的色散特性、特征阻抗和电场分布等冷腔特性进行了分析和仿真, 并着重分析和总结了耦合腔链的几何参数对色散特性和特征阻抗的影响。研究结果表明：对于工作在THz频段的高次模同轴耦合腔链, 采用TM10,1,0模为工作模式是合理的选择; 工作于2π腔模的0.3 THz TM10,1,0模同轴耦合腔链具有较大的特征阻抗, 但模式间隔较小, 因此可将其应用于窄带太赫兹扩展互作用器件; 增大高次模耦合腔链的耦合槽张角是增大模式间隔的最佳途径。
太赫兹 同轴谐振腔 高次模 耦合腔链 CST-MWS仿真软件 terahertz coaxial resonant cavity high-order mode coupled cavity chain CST-MWS simulation software 强激光与粒子束
2018, 30(10): 103101
1 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国电子科技集团公司第二十九研究所 电子信息控制重点实验室 成都 610039
3 西南科技大学 理学院, 四川 绵阳 621010
针对kW级微波驱动的锁相GW高功率微波，设计了一个高增益(大于50 dB)四腔相对论速调管放大器(RKA)。模拟表明，在此条件下高次模振荡严重影响器件的锁相实现。由此，将RKA结构与正反馈振荡电路结合起来，建立相应的等效电路来研究这种高次模激励的物理过程(即高次模的激励与中间腔之间耦合强度的相关性)。在高次模振荡的等效电路(即正反馈振荡电路)中，用衰减电阻代替结构中的微波吸收层来研究高次模振荡的抑制机理，衰减电阻通过对反馈过程的控制，提高了电路的自激振荡起振电流。在结构上按照衰减电阻要求设计了微波吸收层，将高次模振荡的起振电流提高到大于器件的工作电流，实现了高增益(约60 dB)条件下高次模激励的抑制。模拟获得了4 kW微波功率驱动的2.3 GW锁相高功率微波，增益接近60 dB。在LTD加速器平台的实验结果表明：注入微波由固态RF种子源提供(功率10 kW)，输出功率达到1.8 GW，增益为52.6 dB，90 ns内输入和输出微波的相对相位差小于±10°，实验上实现了kW级注入微波对GW高功率微波的相位锁定。
相对论速调管放大器 高功率微波 锁相 高次模 等效电路 relativistic klystron amplifier high power microwave phase-lock high order mode equivalent circuit 强激光与粒子束
2018, 30(8): 083006
1 复旦大学 光源与照明工程系, 上海 200433
2 中国电子科技集团公司第二十三研究所, 上海 201900
基于馈线结构，分析了影响馈线带宽特性的两个关键因素--谐振和高次模。通过测量馈线的时域阻抗和脉冲频谱范围内的S参数，详细研究了它们的影响并进行了实验验证，测试结果表明: 馈线周期性阻抗不均匀经傅里叶变换可分解成两个谐波分量，它们导致电压驻波比曲线出现谐振峰。馈线不连续结构激励出TE11和TE21高次模，它们在传输损耗曲线上引起损耗峰。馈线-3 dB带宽由一次谐波分量产生的谐振峰决定，但仍能匹配脉冲频谱的主瓣宽度。最后，根据测试结果，对馈线后续优化设计提出了相应的改进措施。
柔软型馈线 高功率脉冲 带宽 谐振 高次模 flexible feeder line high-power pulse bandwidth resonance higher mode 强激光与粒子束
2017, 29(7): 075001
1 西北核技术研究所, 高功率微波技术重点实验室， 西安 710024
2 西安电子科技大学 天线与微波技术国家重点实验室， 西安 710071
提出了一种多路波导并联结构，用于实现高功率移相器。目前的铁氧体移相器，为实现高功率容量，通常采用双铁氧体磁环结构。仿真分析了各尺寸参数对双环移相器传播模式、相移效率及功率容量的影响，并进行优化设计，使移相器功率容量达到百kW量级。基于双环形式，采用一种多路波导并联结构，使其功率容量达到MW量级。经匹配设计后，移相器在9.25~9.8 GHz频率范围内，驻波比小于1.4，饱和差相移在390°左右，可实现X波段MW级高功率360°电控移相。
移相器 铁氧体 高功率容量 高次模 临界磁场强度 phase shifter ferrite high power capacity higher order mode critical magnetic field 强激光与粒子束
2016, 28(8): 28083006
1 中国科学院 电子学研究所, 北京 100190
2 中国科学院 研究生院, 北京 100039
3 内蒙古科技大学 理学院, 内蒙古 包头 014000
采用高次模同轴输出腔结构和双间隙耦合谐振腔电路结构是提高速调管频率、功率和带宽的两个重要方式。将这两种电路形式相结合，利用等效电路法推导了滤波器加载双间隙耦合输出回路的间隙阻抗实部计算公式。通过等效电路分析和3维电磁场计算软件模拟，研究了降低高次模式双间隙耦合输出回路外观品质因数的方法。最终设计加载滤波器使得输出回路模型带宽达到9.7%。
高次模 双间隙腔 间隙阻抗 滤波器加载 high-order mode double gap cavity gap impedance loaded filter
中国科学技术大学国家同步辐射实验室, 安徽合肥230029
高次谐波腔被用于同步辐射光源中拉长束团，降低束团密度，从而提高束流寿命，并且对光源亮度影响很小。理论推导了加入高次谐波腔之后的有关纵向束流动力学 方程，计算了改造后的合肥光源(HLS-II)在加入三次谐波腔时最优条件下的寿命改善因子为2.9，束团长度为45.65 mm;计算还表明束团在均匀填充模式下谐波腔中的 束流负载效应对束团拉伸的影响可以忽略。经过大量数值模拟计算，优化设计了一个带有高次模阻尼的三次谐波腔。
同步辐射光源 束流寿命 高次谐波腔 束流负载效应 高次模阻尼 synchrotron light source beam lifetime higher harmonic cavity beam loading effects higher order modes damping
中国科学技术大学国家同步辐射实验室,安徽,合肥,230029
合肥光源二期工程改造的电子储存环调试过程中,发现多束团存储和运行时存在耦合束团不稳定性,严重地限制了注入的最高流强,并且影响了光源运行的质量.通过过正地增大正色品以及在储存环上插入八极磁铁,基本上抑制了横向的耦合束团不稳定性,保证了稳定注入束流300mA的技术指标.
耦合束团不稳定性 工作点分散 朗道阻尼 色品 高次模 Coupled-bunch instability Tune spread Landau damping Chromaticity High order mode
