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相似文献
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1.
来国军  刘濮鲲 《物理学报》2007,56(8):4515-4522
回旋行波管放大器是一种具有高功率、高频率、宽带宽的毫米波放大器,TE02模二次谐波回旋行波管放大器在保持基波回旋行波管放大器的基础上极大地减小了工作磁场,从而具有广阔的应用前景. 利用两段分布式损耗的互作用结构,有效抑制了绝对不稳定性和回旋返波振荡,避免了模式互作用电路引起的模式畸变,提高了输出功率,在一定程度上克服了谐波互作用较弱的缺点,满足了扩展功率容量和放大器长时间稳定工作的要求. 非线性模拟结果和粒子模型(particle in cell)模拟结果均表明,在工作电压为100k 关键词: W波段 二次谐波 回旋行波管放大器  相似文献   

2.
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   

3.
基于回旋行波放大器的非线性自洽理论,研究渐变输出端反射对回旋行波放大器注-波互作用的影响.数值模拟结果表明,对于Ka波段TE01模基波工作回旋行波放大器,渐变输出端渐变角的变化以及互作用长度的改变将导致不同的反射系数幅度和相位,从而影响注-波互作用过程,改变功率演化过程.在输出饱和功率不变的情况下,合理选择输出渐变角,可能可以减小注-波互作用长度,展宽互作用频带. 关键词: 回旋行波放大器 注-波互作用 反射系数  相似文献   

4.
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   

5.
Ka波段曲折双脊波导行波管的研究   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
提出了一种曲折双脊波导慢波结构,理论分析了慢波结构的高频特性,并在此基础上设计了工作在Ka波段的曲折双脊波导行波管.利用三维粒子模拟软件MAGIC 3D建立了曲折双脊波导行波管模型,并对行波管中的注-波互作用进行了模拟分析.在相同工作条件下,分析比较了曲折双脊波导行波管和曲折波导行波管的各种性能参量,从中发现:在行波管增益峰值相近的情况下,曲折双脊波导行波管具有更好的带宽性能,其3 dB增益带宽为22%;同时具有更高的电子效率,其峰值接近9%. 关键词: 曲折双脊波导 高频特性 注-波互作用 带宽  相似文献   

6.
薛智浩  刘濮鲲  杜朝海  李铮迪 《物理学报》2012,61(17):170201-170201
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.  相似文献   

7.
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   

8.
薛智浩  刘濮鲲  杜朝海 《物理学报》2014,63(8):80201-080201
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。  相似文献   

9.
V波段大功率带状注曲折波导行波管   总被引:2,自引:2,他引:0       下载免费PDF全文
利用曲折波导慢波结构和一个长宽比为3∶1的带状电子注作为注-波互作用电路,完成了对V波段大功率行波管互作用电路的设计。分析了带状电子注通道对高频特性的影响,并在综合考虑色散和耦合阻抗的情况下得到了优化的结构参数。建立了3维的V波段带状注曲折波导行波管的电路模型,并利用CST粒子工作室完成了注-波互作用的仿真研究。研究结果表明,当工作电压和电流分别为17 kV和150 mA时,带状注曲折波导行波管在58~62 GHz时的饱和平均输出功率大于160 W,增益大于34.7 dB。  相似文献   

10.
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。  相似文献   

11.
The experimental results are reported for a stable second-harmonic gyrotron traveling wave amplifier, which generated a record-breaking 207-kW output power based on the principle that the weaker harmonic interactions are more stable to spontaneous oscillations than at the fundamental, and therefore, capable of generating higher output power. The high-power amplifier was kept completely (zero-drive) stable by employing a mode-selective interaction circuit and web-matched directional input and output couplers, and choosing an amplifier interaction length shorter than the start-oscillation length for gyrotron backward-wave oscillations. The single-stage Ku-band amplifier utilized an 80-kV 20-A υ=1.1 electron beam from a magnetron injection gun and yielded an efficiency of 12.9%, an output phase variation of 10°/kV, a saturated bandwidth of 2.1%, a large-signal gain of 16 dB, and a detuned small-signal gain of 38 dB  相似文献   

12.
A self-consistent nonlinear theory is used to analyze the saturated performances of a Ka-band gyrotron traveling wave amplifier (gyro-TWA) operating at the fundamental with a mode-selective interaction circuit involving a tapered vane-slot mode converter. The amplifier is predicted to generate 140 kW saturated output power with 33.3% efficiency, a saturated gain of 33dB, and a 3dB bandwidth of 2.7 GHz (8%) for a 70 kV, 6A electron beam with a velocity ratio of 1.0 and an axial velocity spread of 5%.  相似文献   

13.
Ka波段二次谐波损耗波导回旋行波管非线性分析   总被引:1,自引:1,他引:0       下载免费PDF全文
 建立了由损耗段和铜段组成的波导结构的Ka波段二次谐波回旋行波放大器理论模型,并进行了非线性理论研究。基于稳定性分析,确定35 GHz TE02模二次谐波回旋行波放大器的基本工作参数:波导半径为1.02 cm,电子注工作电压为90 kV,工作电流为25 A,工作磁场为0.642 6 T,横纵速度比为1.2;然后通过模拟详细分析了工作电流、波导损耗和速度零散等因素对该放大器性能的影响。研究表明:在该结构中损耗段可以有效地抑制模式竞争从而提高输出功率和带宽;工作电流对输出功率的影响存在最大值;速度零散对输出功率有很大的影响。  相似文献   

14.
The bandwidth of a gyrotron traveling wave amplifier (gyro-TWT) has been significantly increased by partially filling the interaction waveguide with dielectric to reduce the circuit's dispersion. The proof-of-principle experiment was designed for X-band, and employs the fundamental mode of rectangular waveguide loaded with dielectric slabs along the narrow sidewalls. The amplifier yields a peak output power of 55 kW with 11% efficiency, 27 dB saturated gain, and an unprecedented untapered gyro-TWT constant-drive bandwidth of 11% and saturated bandwidth exceeding 14%. The single-stage amplifier is completely zero-drive stable. The 95-kV 5-A electron beam was produced by a single-anode magnetron injection gun with pz=0.6, as determined by the EGUN code, and Δυzz=4%, determined as the best fit to the gyro-TWT large-signal simulation data. Simulation studies predict that by lowering the velocity spread to Δυ zz=2%, the amplifier performance will be further enhanced to a constant-drive bandwidth of 20% with 15% efficiency  相似文献   

15.
Based on the nonlinear self-consistent theory of gyrotron traveling wave amplifier (gyro-TWA), the influence of the reflections of the output port with the taper on the beam-wave interaction in the gyro-TWA is studied. The simulation results show that the reflections have great effects on the TE01 mode gyro-TWA operating at the fundamental. The influence of the taper angle and the interaction length on the beam-wave interaction and the power profile is discussed and the corresponding physical mechanism is analyzed. The saturated output power keeps same approximately with the increase of the taper angle in the presence of reflection while the saturated gain decreases obviously.  相似文献   

16.
The following topics were dealt with: high power microwave generation; pulse shortening; fast wave devices; gyrotron oscillators; gyrotron amplifiers; free electron lasers; free electron masers; cyclotron resonance masers; slow wave devices; backward wave oscillators; plasma-filled devices; crossed-field devices; magnetrons; MILOs; devices based on transit time effects; virtual cathode devices; klystrons; traveling wave tubes; electron beam formation and oscillations, impulse sources; computational and calculational techniques, experimental techniques, applications  相似文献   

17.
W波段二次谐波突变复合腔回旋管数值模拟   总被引:1,自引:1,他引:0       下载免费PDF全文
 通过对二次谐波低电压突变结构复合腔回旋管中谐振腔结构、模式竞争以及电子注-波互作用的研究,分析了高频结构特性、寄生模式的抑制和工作参数优化等问题。给出了3 mm 二次谐波低损耗TE02/TE03模式回旋管的模拟设计结果。计算采用了坡度磁场,互作用效率得到显著提高。PIC粒子模拟结果表明:在电子注电压25 kV、电流4 A、纵横速度比1.6、工作磁场1.72 T时,回旋管可获得37 kW 的输出功率,横向运动能量转换效率高达51%,器件效率为37%。  相似文献   

18.
The second harmonic TE02 gyrotron traveling wave amplifier (gyro-TWT) is a high-power, broadband, millimeter-wave amplifier with a low applied magnetic field. Mode-selective interaction circuits were applied to suppressing spurious oscillations. However, the mode-selective interaction circuit may perturb the operating mode in the gyro-TWT. A multi-stage gyro-TWT design with distributed-loss and severed structures is proposed to stabilize the amplification. This study presents a nonlinear analysis of typical oscillations, including absolute instability, gyrotron backward oscillation (gyro-BWO) and reflective oscillation. The lossy and severed sections of the multi-stage gyro-TWT seem to increase effectively the start-oscillation currents of the absolute instability, gyro-BWO, and reflection oscillation. The multi-stage gyro-TWT is predicted to yield a peak output power of 215 kW at 89.9 GHz with an efficiency of 14.3 %, a saturated gain of 60 dB and a bandwidth of 1.7 GHz for a 100 kV, 15 A electron beam with an axial velocity spread z/ z = 5%.  相似文献   

19.
A new version of a cyclotron-resonance maser is studied theoretically and experimentally. Here, a spatially periodic helical electron beam couples traveling (autoresonance) and quasi-cutoff (gyrotron) waves of the same frequency, interacting with them at different cyclotron harmonics. The theory and early experimental results show that this maser can effectively generate a traveling wave with low quasi-cutoff wave excitation losses using a very simple feedback system.  相似文献   

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