相对论返波管模式变换器的研究

 根据相对论返波管的需求设计计算了一种模式变换器兼反射器。它将工作模式TM₁₁模转换成TE₁₁模的同时将TE₁₁模反射回去,用普通的喇叭形成高斯波束发射输出。在我们的设计方案中,它是旁壁对称正弦波纹的圆波导,变换器的中心频率为10GHZ。数值模拟结果显示,变换器的长度为7个周期时,中心频率点转换的效率已经超过了90％,工作频带能够达到± 0.3GHz。     

Three-dimensional simulation of Ka-band relativistic Cherenkov source with metal photonic-band-gap structures

This paper presents a three-dimensional particle-in-cell (PIC) simulation of a Ka-band relativistic Cherenkov source with a slow wave structure (SWS) consisting of metal photonic band gap (PBG) structures. In the simulation, a perfect match layer boundary is employed to absorb passing band modes supported by the PBG lattice with an artificial metal boundary. The simulated axial field distributions in the cross section and surface of the SWS demonstrate that the device operates in the vicinity of the π point of a TM01-like mode. The Fourier transformation spectra of the axial fields as functions of time and space show that only a single frequency appears at 36.27 GHz, which is in good agreement with that of the intersection of the dispersion curve with the slow space charge wave generated on the beam. The simulation results demonstrate that the SWS has good mode selectivity.     

高功率同轴波导Ubitron放大器的高频特性研究

 用三维非线性理论，对高功率同轴波导Ubitron放大器进行了研究。该Ubitron放大器采用环形相对论电子注与同轴波导的TE₀₁模相互作用。通过数值模拟，在Ku波段得到了2.24MW的输出功率，其效率为10.9%，带宽为35% 。数值计算结果表明：电子注的自场导致饱和功率减少，频带变窄，增益下降。使用摇摆器幅值渐变，器件工作效率从10.9%提高到12.3%。     

A6磁控管谐振系统的计算与模拟分析

 利用等效电路法和高频分析软件（HFSS）对A6相对论磁控管谐振系统进行了理论计算与模拟分析，着重考虑了相对论磁控管端帽的引入对谐振频率的影响。模拟和冷测均表明：相对论磁控管端帽的引入将对谐振频率造成一定影响，在端帽的某些尺寸下，同一模式将会分裂出两个谐振频率。这将加剧磁控管内部的模式竞争而不利于磁控管的工作。     

非磁化等离子体填充的相对论返波管的粒子模拟

 对非磁化等离子体填充的相对论返波管进行了粒子模拟分析，结果表明在一定的等离子密度范围内，观察到电子注的良好传输，得到了高功率电磁波输出。等离子体密度变化过程中，输出存在有峰值功率点。通过粒子模拟清晰地观察到注、等离子体及波相互作用的物理过程，并且模拟结果解释了部分实验现象。     

相对论返波管频率特性研究

 研究了等离子体填充下相对论返波管的频率特性。结果表明，随着等离子体浓度增加，返波管的振荡频率明显上移；对空波导情况，实验结果同理论分析结果是相符的。     

具有变态光子带隙结构的相对论Cherenkov辐射源的研究

提出了一种变态光子带隙结构,研究了由这种结构构成的周期慢波系统的Cherenkov辐射源的特性. 利用高频仿真软件以及三维粒子模拟软件对变态及常态光子带隙慢波系统中类TM₀₁模的色散特性及注-波互作用物理过程进行了模拟研究. 结果表明,在变态光子带隙慢波系统中,类TM₀₁模纵向场分量沿角向分布均匀性得到明显改善,能有效抑制非对称模式,提高输出频谱纯度及注-波互作用效率. 关键词： Cherenkov辐射源 变态光子带隙结构 慢波系统 三维粒子模拟     

Simulations of a two-stream backward-wave oscillator with a slot-hole structure

We study a two-stream backward-wave oscillator with a slot-hole structure at short millimeter waves with the help of a three-dimensional particle-in-cell simulation. In order to increase the interaction region of the electron beam, the efficiency and the output power, a slot-hole loaded rectangular waveguide structure used as the high-frequency system is proposed. Based on the mechanism of the backward-wave oscillator, a slow-wave oscillator with a frequency of 0.14 THz is designed. The simulations show that the output power and the efficiency of the oscillator can be enhanced due to the coupling between the two beams through the slot holes. The interaction efficiency is 5.18%, and the starting current density is below 5 A·cm^-2 for the two beams. These attractive results indicate that, based on the two-stream backward-wave oscillator, we can get short millimeter wave sources with high power and low current density.     

中心频率为0.225 THz的两路波导功率合成器

 采用基于场匹配理论的数值计算和仿真技术对中心频率为0.225 THz的两路波导功率合成器的场分布特性及合成效率进行了研究。数值计算结果表明:随着两路输入波相位差的增大,合成波束的峰值场的幅值逐步减小;增加输入波导间隔板厚度,合成波束峰值场的位置逐步远离输入端口,使合成波导的长度增加;仿真和数值计算得到了基于一致的结果。仿真结果表明:当两路输入信号的相位差小于35°时,合成效率大于90%,带宽为10.000 GHz。     

带有锥度结构的同轴开槽布拉格反射器研究

本文提出在Kα波段圆柱过模结构绕射辐射器件(RDG)中引入一种带有锥度结构的同轴内开槽布拉格反射器.采用复功率守恒技术(CCPT)对该反射器的频率响应特性进行分析.研究了相位匹配段长度,波纹槽深及锥度对反射器频率响应特性的影响,分析了波纹初始相位对反射器选模特性的影响,发现该反射器具有良好的模式选择特性.本文的研究工作为同轴Bragg反射器结构的研究提供了重要的理论分析手段. 关键词： 同轴Bragg反射器 频率响应特性 复功率守恒 绕射辐射振荡器