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相似文献
 共查询到17条相似文献,搜索用时 171 毫秒
1.
 对70 GHz二次谐波倍频回旋速调管高频结构和电子与波互作用进行了研究。研究了TE02模腔体绕射品质因数及模式转化,解决了二次谐波倍频回旋速调管漂移段不能截止70 GHz的TE01模而引起的腔体间高频串扰的问题。分析了注电流、输入功率、电子横纵速度比和电子注引导中心半径等参数对输出功率、增益和效率的影响。针对二次谐波回旋速调管放大器工作频带窄、效率低,进行了高频结构优化设计,显著地展宽了工作频带,提高了互作用效率。在理论分析和高频计算的基础上,建立了注-波互作用PIC(粒子模拟)模型,进行了粒子模拟计算和优化,得到了70 GHz 的二次谐波倍频四腔回旋速调管放大器设计方案。粒子模拟结果表明:在工作电压70 kV,注电流13 A,电子注横向速度与纵向速度比为1.5时,中心频率69.81 GHz输出功率256 kW,带宽160 MHz,电子效率28%,饱和增益大于44 dB。  相似文献   

2.
Ka波段二次谐波回旋速调管放大器的输出特性   总被引:4,自引:1,他引:3       下载免费PDF全文
 根据谐波回旋速调管放大器的注-波互作用特点,对Ka波段二次谐波三腔回旋速调管放大器的输出腔进行了数值模拟和优化设计,获得了输出腔末端高频波绕射输出孔径和腔体绕射Q值的对应关系。通过PIC粒子模拟,分析了该放大器的频率响应特点等输出特性。结果表明,在35 GHz频率,磁场0.685 T,电子注电压70 kV,电流15 A,横纵速度比为1.45,输入功率1.6 kW时,放大器可以获得超过220 kW的峰值输出功率、约22%的效率和23 dB的增益,3 dB带宽可达到110 MHz。  相似文献   

3.
雷朝军 《强激光与粒子束》2007,19(10):1697-1701
 对8 mm二次谐波回旋速调管中的注-波互作用,进行了PIC模拟计算,得到了高频结构尺寸、电子注参数、聚焦磁场等参数对输出功率、效率和增益的影响规律。在磁场系数0.511 8,电子注电压70 kV,电子注电流约16 A,输入功率约80 W时,得到约430 kW的输出功率,电子转化效率38%,超过37 dB的增益,3 dB带宽超过210 MHz。  相似文献   

4.
黄勇  李宏福 《光学学报》2008,28(s2):146-148
设计了一支3 mm 波段基波回旋速调管,该回旋速调管工作在低损耗的TE01模式,包含四个谐振腔。首先使用线性理论确定工作参数的大致范围, 然后采用HFSS软件设计单个谐振腔,通过调整谐振腔尺寸和腔壁介质层参数使谐振腔的谐振频率和Q值符合设计要求, 最后使用粒子模拟程序优化设计了回旋速调管的互作用电路,研究了谐振腔参差调谐方案, Q值对回旋速调管性能的影响, 互作用电路的稳定性以及电子注参数变化对注-波互作用性能的影响。PIC粒子模拟结果表明,在电子注电压65 kV, 电流6 A, α(V⊥/V∥)1.5, 工作磁场3.6 T时,回旋速调管的3 dB带宽约为600 MHz,在93.7 GHz获得139 kW 的峰值输出功率,效率为35.6%,增益为28.4 dB。模拟中没有考虑电子注速度零散的影响。  相似文献   

5.
 利用自洽非线性理论对回旋速调管放大器中的电子注-波互作用进行了时域瞬态分析,建立了多腔回旋速调管非线性理论,给出了相应的电子运动方程和复数形式的互作用瞬态场方程。给出并分析了一支工作在TE01模Ka波段四腔回旋速调管注-波互作用的数值计算结果,当电子注电压为72.8 kV,电流为11.8 A,速度零散为5%时,可以得到335 kW的最大饱和功率输出,39.6%的电子效率及320 MHz的饱和带宽,与实验值相比较,二者较为吻合。  相似文献   

6.
郭建华  喻胜  李宏福  张天钟  雷朝军  李想  张颜颜 《物理学报》2011,60(9):90301-090301
本文利用自洽非线性理论对回旋速调管放大器中的电子注-波互作用进行了时域瞬态分析,建立了多腔回旋速调管非线性理论,给出了相应的电子运动方程和复数形式的互作用瞬态场方程.探讨了调制腔、中间腔、和输出腔中注-波互作用的模型和研究方法,考虑了电子速度零散对注-波互作用的影响.最后利用FORTRAN语言给出并分析了一支Kα波段四腔回旋速调管注-波互作用的数值计算结果,经与实验值和PIC模拟结果相比较,三者较为符合. 关键词: 回旋速调管 电子注-波互作用 瞬态非线性理论  相似文献   

7.
对8 mm基波回旋行波管放大器进行了研究。通过稳定性分析,选定了放大器的工作参数。利用PIC粒子模拟程序对放大器中的电子注-波互作用过程进行了详细的分析和讨论,获得了回旋行波管稳定工作的物理图像,完成了8 mm基波回旋行波管放大器高频系统的初步设计。模拟结果表明,在优化设计条件下,放大器可以获得大于450 kW的输出功率5、0 dB增益、22.5%的效率和大约5%的3 dB带宽。  相似文献   

8.
来国军  刘濮鲲 《物理学报》2006,55(1):321-325
回旋行波管放大器是高功率毫米波雷达发射系统最重要的候选者.通过对回旋行波管放大器中的绝对不稳定性、回旋返波振荡以及电子注-波互作用的研究,讨论了回旋行波管的稳定性、寄生模式的抑制和工作参数的优化等问题,给出了W波段TE01模回旋行波管放大器的模拟设计结果.PIC粒子模拟结果表明,在电子注电压100kV、电流10A、工作磁场3.52T时,94GHz的基波回旋行波管放大器可获得大于250kW的输出功率、40dB的增益、大于25%的效率和约5%的带宽. 关键词: W波段 回旋行波管放大器 模拟 设计  相似文献   

9.
毫米波回旋速调管磁控注入电子枪模拟计算   总被引:2,自引:1,他引:1  
介绍了毫米波回旋速调管磁控注入电子枪的结构与特点。电子枪提供的电子束流性能直接影响到回旋速调管的总体参数,为保证整管的效率和输出功率,利用电子枪模拟程序对电子轨迹进行模拟计算,研究了电极形状、磁场分布以及电子轨迹与电子注参量的影响,并为磁控注入电子枪的设计提供了理论依据。  相似文献   

10.
回旋速调管放大器时域非线性理论与模拟   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
研究了一种回旋速调管放大器时域非线性理论模型.该模型由广义电报方程来表示回旋速调管内的电磁场,采用引导中心近似的电子运动方程来推动粒子,由粒子更新得到的电流密度为源激励电磁场.基于上述理论模型,从回旋速调管电子注横向速度满足高斯分布出发,建立了速度分散的分布模型,编写了相应的时域非线性注波互作用模拟程序,对回旋速调管放大器的注波互作用进行了深入的分析和研究,并应用粒子模拟软件与自洽非线性模拟程序进行对比验证,两者结果基本一致.  相似文献   

11.
A four-cavity gyroklystron was designed and optimized after analysis and calculation of RF system and magnetron injection gun, numerical simulations showed that the TE011 mode gyroklystron achieved 280kW peak output power, 38% efficiency, 35dB saturated gain with 250Mhz bandwidth centered at 34GHz for a 68 kV, 11A electron beam. The numerical simulation results were used to build a Ka band high power gyroklystron amplifier. In this paper, analysis and numerical calculation results of the beam-wave interaction are presented. The influences of electron beam, RF system parameters, magnetic field, and input RF signal on output power, efficiency, bandwidth and gain are discussed.  相似文献   

12.
A design study of a high efficiency/gain gyroklystron amplifier is performed to demonstrate amplified radiation power of 200kW operating at 28GHz. A key design feature of the present gyroklystron amplifier is that the amplifier is designed to be high gain so that it can be saturated by a low power solid state power amplifier. A non-linear, time-dependent, large signal numerical code is used to predict tube performance. Simulations predict that a stable amplifier radiation power of 214kW is produced with a saturated gain of 54dB, an electronic efficiency of 37%, and a frequency bandwidth of 0.3% from a five-cavity gyroklystron amplifier. The amplifier gain is found to be very sensitive to a beam velocity spread.  相似文献   

13.
徐勇  罗勇  熊彩东  李宏福  邓学  蒲友雷  王晖  王建勋  鄢然 《物理学报》2011,60(4):48403-048403
在回旋速调放大器自洽非线性大信号理论分析和数值计算的基础上,给出了一支Kα波段TE01模4腔基波回旋速调放大器的设计方案,并完成了样管的研制.同时对样管进行了热测实验,得到了如下实验结果:注电压为70 kV,电流为10 A,输入功率为60 W,磁场强度1.31 T,中心频率34 GHz,峰值功率245 kW,平均功率大于3 kW,增益36.1 dB,效率 35%,3 dB带宽大于280 MHz. 关键词: 回旋速调放大器 注-波互作用 群聚腔 输入腔  相似文献   

14.
The high-harmonic gyroklystron is a compact RF amplifier which relies on the synchronous interaction between large-orbit axis-encircling electrons and high-order azimuthal cylindrical cavity TEn11 modes. Because of this unique structure, it offers the promise of moderate- to high-millimeter-wave output power. Experimental results for a fifth-harmonic two-cavity device are compared to both small-signal analytic theory and large-signal numerical calculations which assess gain, bandwidth, sensitivity to longitudinal velocity spread, self-oscillation, and saturation characteristics. Principal theoretical results include the transition to infinite gain as the start-oscillation current threshold is reached as well as the demonstration of the insensitivity of the small-signal gain to parallel velocity spread. The required high-energy rotating electron beam is provided through gyroresonant RF acceleration. To date, over 20 dB of small-signal gain has been achieved at 11.3 GHz in a 1.3-kG magnetic field. The design of a four-cavity configuration is also presented along with simulation of its gain, bandwidth, amplitude modulation (AM) and phase modulation (PM) sensitivity, dependence upon guiding-center spread, and large-signal saturation characteristics. This device has been constructed and initial tests have yielded a gain of 30 dB. Gain in excess of 50 dB is predicted.  相似文献   

15.
 通过研究倍频谐波回旋行波放大器中电子束在调制区和漂移区中的群聚与在辐射区中的辐射,给出了器件各部分的最佳参数;同时在均匀波导管和引导场的情况下,运用低速率比的电子束获得了宽带输出。当电子束的电压为130kV、电流为20A、速率比为0.8以及纵向速度散度为1%时,模拟得到器件的饱和带宽至少可达到10%,峰值功率和增益分别为290k W和50dB,常数驱动带宽约9%。  相似文献   

16.
To preserve high gain, high efficiency and high power merits of gyroklystron, a gyro-twystron is designed using an electron beam with α(v/vz) greater than unity. With a multi-cavity section of high gain, the length of the waveguide output section can be made shorter than the threshold length of the absolute instability without losing total system gain. Numerical simulations are carried out to analyze a ka-band gyro- twystron consisting of three TE111 mode cavities and an output section of a TE11 mode waveguide. Stability study is performed to ensure the tube without self-excited oscillations. With α=1.5, the 3-dB linear and saturated gain bandwidth in excess of 2 % can be obtained by stagger tuning for an 80 kV, 3 A electron beam with 5 % axial velocity spread. The maximum saturated gain is more than 55 dB at 33 % efficiency. By tapering the magnetic field of the last 2 cm of the interaction region, the efficiency can be increased to 43 % without degrading the bandwidth, which corresponds to an output power of 103 kW.  相似文献   

17.
This study proposes a Ka-band harmonic-doubling gyrotron traveling-wave amplifier (gyro- TWT), using distributed wall losses in the input stage and mode-selective interaction circuit in the output stage, to improve the stability of the amplification. Based on a large signal simulation code, a saturated peak power of 163 kW with an efficiency of 15.5%, a gain of 31.1 dB, and a 3 dB bandwidth of 0.9 GHz is predicted for the gyro-TWT driven by 70 kV, 15 A electron beam with a velocity ratio of 1.2 and velocity spread 5% at 33.2 GHz.  相似文献   

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