一种多波导结构高频系统的理论分析

提出了用于回肇磁控管的一种新型多波导结构，即扇形波导－隙缝结构，给出了它的特征方程和储能表达式，进行了大讯号计算，得到了几何尺寸与储能及效率的关系曲线，为这种结构的设计提供了依据。     

94GHz二次谐波回旋管波纹波导模式转换

在耦合波理论的基础上,详细讨论了3mm二次谐波渐变复合腔回旋管内置TE03—TE02—TE01模式转换器,并使模式转换器兼作回旋管的收集极.采用波纹波导结构和不同的相位重匹配技术进行优化分析,得到了可靠的最优几何参量.以此结果设计出了紧凑、高效的94GH z波纹波导模式转换器,并在回旋管的热测实验中测出模式样图.     

螺旋波纹波导回旋行波管的模式耦合机制

从波导的等效边界条件出发,结合波导的激发方程组,通过数学推导说明了螺旋波纹波导回旋行波管的模式耦合机制。TE_1,1模会在螺旋波纹波导中耦合出TE_-2,1模,并且通过计算说明TE_-2,1模主要和TE_1,1模的空间-1次谐波发生耦合。     

回旋管用模式过渡器的设计考虑

提出了回旋管用模式过渡器设计的三个原则,通过三角函数分布过渡器的设计实例,证明了这三个原则的准确性.其中条件(1)和(2)应该由过渡器半径的分布函数的选取本身来满足,条件(3)则可以通过改变过渡器长度得到满足.这些设计原则不仅适用于三角函数分布,也适用于其它分布函数的过渡器设计.     

一种回旋管新型复合开放式谐振腔的性能分析

为了有效利用谐振腔的高次模式,使之在毫米波回旋管等器件中发挥重要作用,该文使用一种新型复合开放式谐振腔结构。通过合理设置内腔壁和耦合孔尺寸,提高了腔中谐振模式的选择性。利用Ansoft HFSS高频分析设计软件,对这种腔中模式的谐振进行了数值模拟计算。结果表明这种新复合式谐振腔结构能够有效抑制竞争模式。     

一种新型的强流相对论等离子回旋管

本文介绍了一种新型的强流相对论器件——强流相对论等离子回旋管。叙述了在强流相对论性器件中填充等离子体实现空间电荷补偿的原理,及苏联科学院普通物理所在3cm波段获得的实验结果。     

回旋管的应用研究

文章论述了推广回旋管应用中所碰到的高功率传输,模式变换和辐射尖锐的波束等技术难点,对现有的准光系统提出了改进措施。     

太赫兹回旋管蓝宝石输能窗的设计及实验

针对170 GHz兆瓦级回旋管短脉冲实验对蓝宝石输能窗的实际要求,分析了蓝宝石窗传输高斯波束的反射和吸收特性,优化设计了低反射、低损耗蓝宝石输能窗的工程方案。对研制的蓝宝石窗部件进行微波冷测,驻波比(VSWR)小于1.1,验证了蓝宝石窗的低反射特性;计算结果表明该结构的最大输出平均功率阈值为590 W。对使用该蓝宝石窗研制的170 GHz回旋管进行测试,验证了理论计算的功率阈值,为大功率回旋管蓝宝石输能窗的实际应用提供了依据。     

EAST 装置电子回旋共振加热系统波纹圆波导研究*

在EAST装置上正在建设140GHz/4MW/1000s电子回旋共振加热(ECRH)系统,单个回旋管输出的1MW功率通过波纹圆波导传输到天线聚焦镜上,然后经天线反射镜进入等离子体。运用表面阻抗法对波纹圆波导进行了理论分析,针对EAST装置ECRH系统需求的140GHz波纹圆波导进行了设计研究,所设计的波导传输模式为HE11模,具备1MW连续波运行能力且欧姆损耗低于0.02d B/100m,同时分析了HE11模在波导口外辐射模式及其与TEM00模耦合特性。     

一种用于谐波倍增回旋放大器的耦合腔互作用电路

该文提出了一种用于回旋管放大器的新型耦合腔互作用电路模型。基于Ansoft HFSS高频计算软件,分析计算了矩形波导TE□10模输入,圆波导TE○01模输出模式转换系数随几何参数和工作频率的变化关系,讨论了结构变化对模式选择和抑制的作用。HFSS的模拟计算结果表明,对TE□10到TE○01转换,TE○01模能够稳定工作,且能量转换效率最大可以大于97%,－3dB带宽最大可以大于327MHz,是谐波倍增回旋行波放大器的一种可选输入耦合结构。     

回旋管模式选择复合腔的设计分析

为了使一种新型复合开放式谐振腔能够应用于毫米波回旋管器件,该文从工程设计的角度出发,分析这种腔结构中的公共壁增厚和轴向开漂移孔对腔中工作模式稳定性的影响,探讨在实际工程设计中补偿这种影响的手段。结果表明,合理增大复合腔外腔的半径能够有效实现工作模式的模式纯度和相对稳定性。     

国际热核聚变装置用回旋管的现状及技术分析

回旋管是一种具有重要发展前景的高功率毫米波和太赫兹源.本文简要介绍了回旋振荡管的结构和基本原理,并且评述了国际热核聚变装置中所用110,140和170 GHz回旋振荡管的发展现况和趋势.同时指出了回旋振荡管发展中存在的关键问题并给出了可能解决的技术途径.     

Calculation of Radiation from a Helically Cut Waveguide for a Gyrotron Mode Converter in the Quasi-Optical Approximation

We present results of calculations of the radiation from a helically cut waveguide launcher, a so-called Vlasov launcher, which is commonly used either internal or external to a gyrotron for purposes of mode conversion. A gyrotron internal mode converter consists of such a launcher that radiates the waveguide mode as a nearly Gaussian beam in free space followed by a set of mirrors to focus and direct the radiation. The radiation from the launcher is first calculated using a geometric optics representation of the waveguide mode. Then the radiation is calculated in the quasi-optical limit, including diffraction. These analytic results are compared to a rigorous calculation using the computer code SURF3D, which uses an electric field integral equation (EFIE) approach. Good agreement is obtained between the quasi-optical theory and the SURF3D calculation. The present results provide new insights into the accuracy of the quasi-optical theory and may be useful for the design and improvement of Vlasov-type mode converters.     

94GHz渐变复合腔回旋管的设计与实验

根据注-波互作用自洽非线性理论,设计了一种二次谐波回旋管的渐变复合腔结构,并进行了数值模拟;通过采用波纹波导结构和不同的相位重匹配技术进行优化分析,设计了一种94GHz波纹波导模式转换器;根据模拟计算结果研制出了94GHz渐变复合腔二次谐波回旋管。实际测试的结果表明：所研制的回旋管在电子注电压50kV,电流8．8A,工作磁场1．56T时工作频率为94．2GHz,峰值输出功率为115kW,平均输出功率为3kW,效率为26％。     

426GHz回旋管准光模式变换器

采用几何光学模型研究并设计了一个由Vlasov矩形开口辐射器和两级曲面反射器组成的太赫兹回旋管准光模式变换器。利用几何光学理论对Vlasov型准光模式变换器进行了初步设计,采用矢量绕射理论对准光模式变换器进行了详细的分析并编写相应程序,最后结合具体设计参数,得到工作模式在模式变换器中的变换过程。模拟结果表明,太赫兹回旋管中的TE0.6模式在输出窗处被转换为能量集中的准Gauss波束,其效率为89．0％。     

W波段回旋管准光模式变换器的研究

该文对W波段TE₆₂模回旋管准光模式变换器的辐射器和镜面系统进行了设计与实验验证。基于耦合模理论,采用两级微扰对辐射器进行了设计,获得了圆波导内壁上的类高斯束斑的场分布;基于惠更斯原理的矢量衍射积分理论,对准光模式变换器的镜面系统进行了优化设计,模拟与计算结果表明准光模式变换器的模式变换效率为92.3%。最后,通过热测实验,验证了输出模式为W波段类高斯模式。     

225 GHz回旋管同轴输出结构的数值模拟

在225 GHz回旋管同轴输出腔结构特性的基础上,采用三维电磁软件给出了输出腔后同轴输出结构的设计。数值模拟了内轴不同半径和截断长度对传输效率和带宽的影响,并由此设计出中心频率225 GHz、传输效率为96.2%、带宽接近4GHz的同轴输出结构。