220 GHz回旋管脉冲磁场系统和电子枪的设计与实验研究

 根据220 GHz回旋管的工作要求，设计了其所需的脉冲磁场系统与电子枪。脉冲磁场系统采用哑铃状结构，具有均匀区长、电阻小与电感小等优点，可以在较低电容与电压下获得更高的脉冲峰值磁场，并分析了其脉冲放电特性。电子枪采用双阳极磁控注入枪，用EGUN对其进行了设计优化，电子注纵横速度比为1.53，速度零散为3.1%。实验研究表明，脉冲磁场峰值强度达到8 T，电子注电流达到2 A，电子电流基本传输到靶片，控制极与阳极没有截获到电子，脉冲磁场系统与电子枪工作正常，达到设计要求。     

全三维35 GHz双阳极磁控注入式电子枪数值模拟研究

基于trade-off平衡方程组得到35GHz双阳极磁控注入式电子枪的初始参数,通过编程对其主要参数进行优化设计,并经由自主研发的PIC粒子模拟软件CHIPIC中的电子枪计算模块对其进行全三维的数值模拟研究,最终获得了具有横纵速度比为1.5,最大速度零散约为5.4%的高性能电子枪,能够很好地满足35GHz-100kW回旋振荡管对电子束的要求。     

高功率微波在等离子体填充波导中的传播特性

 在考虑有质动力情况下对高功率微波在等离子体填充波导中的传播特性进行了理论分析和数值计算，研究了高功率微波在等离子体中的传播特性和微波场强与等离子体密度分布之间的关系。结果表明高功率微波的有质动力将影响微波色散特性，使微波场强分布偏离Bessel分布，并对等离子体有排开作用，当场强足够大时可将波导中心处等离子体排空形成低密度通道。     

等离子体加载螺旋线行波管特性研究

利用线性场理论和螺旋线的导电面模型，推导了在强引导磁场下，等离子体加载螺旋线慢波结构的色散关系.数值计算了在不同的等离子体填充密度与填充半径条件下，螺旋线的色散特性、耦合阻抗和行波管的小信号增益.研究发现，在螺旋线中填充了等离子体以后，形成了一种新的混合模式，螺旋线的色散特性与耦合阻抗都发生了很大的变化，行波管的增益得到显著提高. 关键词： 螺旋线行波管 等离子体 混合模式     

10~45 GHz宽频段同轴输入窗设计

为满足微波管放大器对宽频段输入窗的需求,并保证馈源的真空密封需求,提出并设计了一种适用于宽频段微波放大器的同轴输入窗。该宽频段同轴输入窗采用渐变圆环形陶瓷,材料介电常数为9.3,窗片厚度为2.5 mm, 内径为2.14 mm,外径为5 mm,渐变段长度为6.5 mm。利用三维高频电磁仿真软件CST对其建模分析,并对同轴内外结构尺寸和陶瓷渐变结构进行优化仿真,得出该宽频带同轴输入窗能够在10～45 GHz频带内实现插入损耗小于0.5 dB。     

波瓣波导谐振腔太赫兹回旋管的研究

以电子回旋脉塞非线性理论为基础, 结合三维电磁仿真软件, 通过导入高频场数值解替代理论解析的方法, 对波瓣波导谐振腔高次谐波太赫兹回旋管进行了理论和模拟研究. 给出了该类回旋管的起振电流、耦合系数以及注波互作用效率等重要参数, 并在此基础上设计了一只工作频率为0.4 THz, 工作模式TE₃₃模三次谐波波瓣波导谐振腔回旋管, 其电子注参数为1.0 A, 40.5 kV, 横纵速度比1.5,互作用区引导磁场为5.09 T, 输出功率达到3.3 kW.     

Self-consistent nonlinear analysis of a frequency-quadrupling terahertz gyroklystron

This paper analyses a three-cavity frequency-quadrupling terahertz gyroklystron with successive frequencydoubling in each cavity with self-consistent nonlinear theory.The beam-wave interaction efficiency and the electron bunching process are studied.The variation of output efficiency with the length of drift tubes and output power and the variation of Ohmic loss with the length of output cavity are considered.Numerical simulations predict an optimal output efficiency of 1.8%,a power output of more than 2 kW and a gain of 33 dB after taking into account Ohmic losses when the frequency-quadrupling gyroklystron,driven by a 40-kV,3-A electron beam and 1 Watt input power,operates at 225 GHz.     

波纹内导体返波振荡器的热腔特性

 导出了波纹内导体同轴慢波结构热腔色散方程，研究了周期波纹深度、电子注平均半径、电子注电流及加速电压对波纹内导体慢波结构的高频场时间增长率的影响。结果表明：慢波结构周期减小、波纹深度加深、电子注平均半径减小、电子注电流增大、加速电压增大均会使高频场时间增长率增大。建立了粒子模型并应用PIC粒子模拟软件进行仿真，对各影响参数进行优化，结果表明：当加速电压为0.5 MV、电子束电流85 kA、波纹周期长度4.4 cm、波纹幅度为0.23 cm、内轴平均半径为2.9 mm和外壁内径为4.4 cm时，可获得10 GHz，1.1 GW效率约25%的单频微波输出。