螺旋波纹波导回旋行波管注波互作用非线性理论

螺旋波纹波导回旋行波管与采用光滑圆波导的回旋管相比,有较大的带宽。介绍了该类回旋行波管的非线性注波互作用理论。计算结果表明该理论计算结果与实际实验报道的结果基本符合,相应的电子效率达到29%,饱和增益达到37 dB,工作磁场0.21 T,电压185 kV,电流19 A。     

W波段螺旋波纹波导回旋行波管注波互作用的非线性分析

回旋行波管是下一代高分辨率成像雷达、高速率远程通信等电子系统首选的高功率电磁波辐射源,在国防安全方面具有重要的战略意义,研究发现,螺旋波纹波导回旋行波管具有较大的带宽,较高的电子效率及稳定性,本文从有源麦克斯韦方程组出发,系统地推导了螺旋波纹波导的色散方程及非线性注波互作用理论,数值计算结果与已有的实验报道基本相符,在此基础上,设计了W波段螺旋波纹回旋行波管,工作电压为80kV,工作电流为5A,中心频率为95GHz,3dB带宽约4.5%,饱和增益为52dB,最大输出功率为142kW,电子效率达20%—35%.最后,本文计算了电流、电压及输入功率的改变对W波段螺旋波纹波导回旋行波管输出性能的影响。     

W波段螺旋波纹波导回旋行波管注波互作用的非线性分析

本文从有源麦克斯韦方程组出发, 系统地推导了螺旋波纹波导的色散方程及非线性注波互作用理论, 数值计算结果与已有的实验报道基本相符.在此基础上,设计了W波段螺旋波纹回旋行波管, 工作电压80 kV, 工作电流5 A, 中心频率95 GHz, 3 dB带宽约4.5%, 饱和增益52 dB, 最大输出功率142 kW, 电子效率达20%-35%.最后,本文计算了电流, 电压及输入功率的改变对W波段螺旋波纹波导回旋行波管输出性能的影响.     

基于三端口网络模型的折叠波导行波管注波互作用理论研究

将周期性慢波结构中的单元结构等效为一个三端口网络,利用高频结构模拟软件确定等效模型的参数,由此建立了一种通用的慢波结构等效模型.该方法不需要进行复杂的电路等效,直接由高频软件得到通道内场分布,因此较解析方法简单,又不像等效线路模型那么烦琐.基于该三端口网络模型,建立了适用于折叠波导行波管的一维注波互作用非线性理论模型,编写了数值计算程序,对一支折叠波导行波管进行了模拟.该理论模型模拟的结果与实验结果误差小于10%.该理论模型可以用于指导新型折叠波导行波管的设计及非线性模拟研究.     

同轴膜片加载圆波导相对论行波管注-波互作用线性理论研究

 从改善圆盘加载波导作为相对论行波管慢波结构的特性入手，加入同轴内导体，着重研究其小信号理论。利用场匹配法导出了“热”色散方程并计算求解，具体分析了系统的电子注参量及慢波结构几何尺寸对小信号增益及慢波相速的影响,为同轴圆盘加载相对论行波管的设计提供了理论基础。     

同轴膜片加载圆波导相对论行波管注-波互作用线性理论研究

从改善圆盘加载波导作为相对论行波管慢波结构的特性入手,加入同轴内导体,着重研究其小信号理论。利用场匹配法导出了“热”色散方程并计算求解,具体分析了系统的电子注参量及慢波结构几何尺寸对小信号增益及慢波相速的影响,为同轴圆盘加载相对论行波管的设计提供了理论基础。     

螺旋线行波管慢波结构设计及注波互作用模拟

通过模拟计算,分析螺旋线内径和螺距变化对色散和耦合阻抗的影响,优化慢波结构,初步设计了Ku波段螺旋线行波管慢波结构。模拟行波管输入输出结构,得到输入端反射系数小于-19 dB,电压驻波比小于1.24。电子聚焦系统采用周期永磁聚焦,磁场周期为8.5 mm,计算得到磁场峰值为0.17 T。为提高注波互作用效率,采用具有动态速度渐变特性的慢波结构,使得电子注与高频场有足够的互作用时间,从而保证电子不断地将能量交给高频场。运用三维PIC粒子模拟软件分析行波管的注波互作用,得到在12.5~16 GHz频率范围内输出功率大于88.7 W,电子效率大于14.8%,增益大于34.6 dB。     

螺旋线行波管慢波结构设计及注波互作用模拟

通过模拟计算,分析螺旋线内径和螺距变化对色散和耦合阻抗的影响,优化慢波结构,初步设计了Ku波段螺旋线行波管慢波结构。模拟行波管输入输出结构,得到输入端反射系数小于-19 dB,电压驻波比小于1.24。电子聚焦系统采用周期永磁聚焦,磁场周期为8.5 mm,计算得到磁场峰值为0.17 T。为提高注波互作用效率,采用具有动态速度渐变特性的慢波结构,使得电子注与高频场有足够的互作用时间,从而保证电子不断地将能量交给高频场。运用三维PIC粒子模拟软件分析行波管的注波互作用,得到在12.5~16 GHz频率范围内输出功率大于88.7 W,电子效率大于14.8%,增益大于34.6 dB。     

行波管中慢电磁行波与电子注非线性互作用普遍理论

在同时考虑多信号输入和相对论效应的情况下，利用波导激励理论获得了行波管中慢电磁行波与电子注非线性互作用的全三维自洽工作方程组，包括激发方程、运动方程、能量转化方程、相位演化方程等，适合大部分行波管中慢电磁行波与电子注的非线性互作用过程.利用该理论具体分析了一个宽带螺旋线行波管在多信号输入时的交叉调制，并与实验结果进行了比较，验证了理论和计算的正确性.另外，还模拟了一个相对论盘荷波导行波管中的非线性注波互作用过程. 关键词： 行波管 慢电磁行波 非线性注波互作用 交叉调制     

螺旋线行波管三维频域非线性注波互作用的计算

基于行波管中慢电磁行波的周期传输特性和能流坡印廷定理,考虑高频结构的衰减、切断、螺距的渐变与跳变对互作用的影响,建立了螺旋线行波管三维场论非线性自洽工作方程组.通过傅里叶展式将时域中的电流变换为与频率相关的交流电流分量,采用等离子体粒子模拟的方法,求解离散化的亥姆霍兹方程获得空间电荷场的三维数值解.计算三维电子轨迹,得到精确的互作用后的电子能谱结构,为多级降压收集极的设计提供关键参数.计算结果与电子所Ku波段的测试值比较具有较好的一致性,并分析了互作用后的电子能谱结构,与多级降压收集极的实验基本符合. 关键词： 行波管 非线性注波互作用 空间电荷场 等离子体粒子模拟     

等离子体中粒子与cavitons相互作用

从Vlasov-Poisson方程组出发,我们导出了电子慢变分布函数δF_e,慢变场E_s和快变场E之间耦合的动力学方程组,并在一维稳态下解析求解了这一方程组,从而获得了粒子分布函数与soliton作用关系;进一步讨论了高维下δF_e,E_s,E塌缩运动和它们的多个cavitons行为。 关键词：     

ANALYSIS OF RECTANGULAR WAVEGUIDE GRATING SLOW-WAVE STRUCTURE WITH THE ARBITRARY SHAPED GROOVES

The rectangular waveguide grating slow-wave structure (SWS) with arbitrary shaped grooves is presented and analyzed in this paper. As an all-metal slow-wave circuit, it has properties that can be used in high-power millimeter-wave or sub-millimeter wave traveling wave tube (TWT). The unified dispersion equation and the expression of coupling impedance are obtained in this paper by means of an approximate field-theory analysis, in which the profile of the groove is approximately replaced by a series of steps and the field continuity at the interface of two neighboring steps together with the field matching conditions at the interface between the groove region and the interaction region are employed. A rectangular groove SWS was manufactured and the cold measurement was made. The experimental data are in good agreement with the numerical calculation. The derived transcendental equations are resolved numerically for four classical structures such as rectangular, dovetail, ladder and cosine. Finally, taking the rectangular waveguide grating SWS with rectangular grooves for example, the influences of physical dimensions on dispersion relation and coupling impedance are discussed.     

双介质片平面波导契伦科夫自由电子激光

给出双介质片平面波导契伦科夫自由电子激光波导模式的色散关系,求出器件的单程增益并证明存在一组新的波导模式__奇模。讨论了器件的工作频率和单程增益随介质片厚度、电子束能量和电子束通道宽度的变化关系。还研究了这组奇模对器件的影响。     

5层介质波导中的场分布研究

研究５层介质平板波导中的场分布。推导两种情况下的场分布表达式及色散方程，并对结果进行数值模拟。解决由探测器拾取到的信号来推知波导层中导波的传输状态这一问题。     

椭圆截面等离子体柱的扭曲不稳定性

本文处理了锐边界椭圆截面等离子体柱的扭曲不稳定性,给出了用椭圆特征函数表示的色散关系的一般形式,对单模和两模扰动,给出了精确到椭圆率ε二级的结果。在任意椭圆率下进行了数值计算。结果表明,模数之间的耦合起解稳作用。当椭圆率增大时,稳定性所需的q_Σ值迅速增加,在无导体壳和a/b>2时,近似地有q_Σ-1∝(a/b)²。对于有限长度的系统,波长等于系统长度的扰动是最危险的。在小椭圆率情况下,对此种扰动而言,当系统的长度缩短(相应于环径比减小)时,对应的系统稳定性q_Σ值仅稍为增大一点。导体壳有一定的稳定作用。但当变形足够大时,扰动的有限波长和导体壳的存在对系统稳定性q_Σ值几乎没有多少影响。     

双频强激光与等离子体相互作用中的双稳态效应

本文详细研究了双频激光驱动的朗缪尔(Langmuir)波所呈现的双稳态效应。完全相对论性地导出了郎缪尔波振幅和位相的演变方程,分别研究了朗缪尔波饱和振幅和稳态振幅对等离子体频率和泵浦光强的双稳态响应,并讨论了滞后效应在激光等离子体拍频加速器中的应用。此外,还研究了在双稳态临界点附近朗缪尔波振幅随时间的变化特性。 关键词：     

圆柱型填充介质慢波自由电子激光器的理论分析

用流体理论研究了带wiggler场圆柱型填充介质的自由电子激光器(FEL)。结果表明:本系统超辐射放大的工作主模式为横电(TE)模,并具有所有慢波FEL的特点。 关键词：     

有限磁场中等离子体圆柱波导的传播特性

分析了有耗介质中等离子体圆柱波导在有限外加磁场中的传播特性.重点讨论了波导传播常数随等离子体参数、介质参数和外加磁场的变化.分析结果表明，有限强磁场中的等离子体波导的传播特性比无外磁场或外加磁场为无穷大时具有更强的控制能力. 关键词：     

红外介质波导的参数测量

建立在模方程近似解的基础上,考虑LiNbO₃材料的色散特性,提出了一种用可见激光测量红外介质波导主要参数的方法,给出了实验测量结果,并对结果进行了分析讨论,本文提出的方法方便而且可靠,特别是较好地解决了单模波导的参数测量问题,具有较大的实用意义。     

电子束与等离子体相互作用中的反常效应

本文对强流相对论性电子束与靶等离子体相互作用的反常吸收效应进行了理论研究。从符拉索夫方程出发,导出了强流相对论性电子束双流不稳定性效应解,并进行了弱碰撞修正,得到了相应的等离子体波增长率,对不同情况下出现反常效应的条件及机制进行了研究和讨论。