多间隙耦合腔电子电导与模式稳定性

根据空间电荷波小信号基础理论,建立了多间隙耦合腔中单个间隙电子电导的计算模型与模式稳定性分析模型。以3间隙耦合腔为例,推导出了各个间隙电子电导的计算公式。通过理论计算与仿真模拟,研究了3间隙耦合腔中各个模式的电子电导特性,并进行了间隙中注波互作用研究与模式稳定性分析。模型计算发现：各个间隙不同模式的电子电导不同,第3间隙内电子电导受注电压及间隙距离影响最大,对整个间隙内的注波互作用及电路稳定性的影响也最大。该模型还可以用于分布作用速调管注波互作用的计算模拟。     

休斯结构多间隙耦合腔的稳定性分析

基于空间电荷波理论,导出了N间隙休斯结构耦合腔中注-波耦合系数和电子注电导计算公式,通过计算耦合腔中电子注的品质因数来分析电路的稳定性.研究表明,随着间隙数目N的增加,工作模式(2π模)稳定性对直流工作电压更加敏感,同时其他寄生模式的抑制会愈加困难.以三间隙休斯结构耦合腔为例,通过合理选择工作电压,2π模可以稳定工作,通常靠近2π模的π/2模可能更容易引发自激振荡. 关键词： 休斯结构多间隙耦合腔 耦合系数 电子注电导 稳定性     

多间隙耦合腔中注-波同步与耦合

本文基于空间电荷波理论,导出了N间隙耦合腔中注-波耦合系数和电子注电导计算公式.通过计算分析多间隙耦合腔中工作模式(2π模)耦合系数和归一化电子注电导随间隙数目N、直流电压和导流系数的变化,研究多间隙耦合腔中注-波耦合和同步关系,对分布互作用速调管的理论研究有指导意义. 关键词： 多间隙耦合腔 耦合系数 电子注电导 同步与耦合     

双间隙耦合腔电子电导的理论与计算仿真

在速调管双间隙耦合谐振腔中,电子与每个间隙的电场相互作用进行能量交换,在两个间隙上体现出不同的电子负载效应.传统的电子电导计算模型,只能从整体上而无法在每个间隙上考虑这个效应.基于空间电荷波理论,建立了双间隙耦合腔中单个间隙电子电导的理论模型,推导出相应的计算公式.利用三维粒子模拟工具进行了仿真研究,理论计算与仿真结果相符.与传统的电子电导模型相比,该理论模型能反映出双间隙耦合腔中每个间隙的电子负载效应.利用该模型能更加深入和准确地进行间隙注波互作用的研究以及耦合腔中模式稳定性的分析. 关键词： 双间隙耦合腔 空间电荷波理论 电子电导 粒子模拟     

Electron conductance and mode stability in multi-gap coupled cavity m

根据空间电荷波小信号基础理论,建立了多间隙耦合腔中单个间隙电子电导的计算模型与模式稳定性分析模型.以3间隙耦合腔为例,推导出了各个间隙电子电导的计算公式.通过理论计算与仿真模拟,研究了3间隙耦合腔中各个模式的电子电导特性,并进行了间隙中注波互作用研究与模式稳定性分析.模型计算发现:各个间隙不同模式的电子电导不同,第3间隙内电子电导受注电压及间隙距离影响最大,对整个间隙内的注波互作用及电路稳定性的影响也最大.该模型还可以用于分布作用速调管注波互作用的计算模拟.     

双间隙耦合腔中自激振荡问题的分析和模拟

 建立了双间隙耦合腔中高次模式小信号电子电导计算模型,使用该模型和ISFIEL3D电磁场软件模拟的高次模式电场分布图分析了双间隙耦合腔中高次模式的自激性质。由3维粒子模拟软件对双间隙耦合腔自激模拟显示实际结构中存在高次模式3.17 GHz和3.99 GHz自激,验证了使用该方法分析双间隙耦合腔中高次模式自激性质的合理性。并通过对热测数据的分析说明实际结构中确实存在相应的模式自激并伴随吸收腔和耦合环发热现象。     

带状注速调管多间隙扩展互作用输出腔等效电路的研究

带状注扩展互作用速调管(SBEIK)结合了带状注速调管与扩展互作用速调管的优势,在微波和毫米波真空电子器件中具有显著的技术潜力.本文提出了应用于SBEIK的五间隙哑铃型扩展互作用耦合腔输出回路的等效电路模型,获得了建立复杂多间隙扩展互作用腔的等效电路理论的方法.通过推导出的理论,快速确定了五间隙扩展互作用耦合腔的工作模式、谐振频率及间隙阻抗矩阵,由间隙阻抗的频率特性曲线快速估算出各模式对应的带宽,分析研究了耦合系数k以及Q e对于多间隙腔模式频率间隔及带宽的影响.此外,利用三维PIC仿真软件对相应的SBEIK五间隙输出腔高频特性进行了粒子模拟,结果表明,三维仿真获得的工作模式带宽特性与等效电路法计算结果基本一致,证明了本文所建立的等效电路方法的准确性和有效性.     

三间隙耦合腔输出回路的等效电路

给出了三间隙耦合腔输出回路的等效电路,利用等效电路确定了谐振频率及间隙阻抗矩阵。从间隙阻抗出发,结合双间隙耦合腔输出回路探讨了模式重叠的机制,并将其应用于Ka波段的三间隙耦合腔输出回路。基于能量守恒的观点得到了三间隙耦合腔输出回路的互作用阻抗频率特性,从而调整电路参数,使所研究电路的3 dB带宽达到了4.48%。     

三间隙耦合腔输出回路的等效电路

 给出了三间隙耦合腔输出回路的等效电路,利用等效电路确定了谐振频率及间隙阻抗矩阵。从间隙阻抗出发,结合双间隙耦合腔输出回路探讨了模式重叠的机制,并将其应用于Ka波段的三间隙耦合腔输出回路。基于能量守恒的观点得到了三间隙耦合腔输出回路的互作用阻抗频率特性,从而调整电路参数,使所研究电路的3 dB带宽达到了4.48%。     

L波段高功率多注速调管设计与模拟

开展了峰值功率10 MW、平均功率150kW的L波段多注速调管的研究工作。采用均匀场多透镜聚焦系统对多电子注进行聚焦,获得了具有良好层流性和波动性的旁轴多注电子光学系统;采用二次谐波腔,对6个电子注、6个同轴谐振腔结构的速调管进行了注波互作用计算。结果表明,当电子注电压为115 kV,电流为132 A时,可获得大于10 MW的脉冲输出功率,大于65%的输出效率和大于45 dB的增益。     

Ka波段分布作用速调管多间隙谐振腔研究

谐振腔作为速调管的高频互作用电路,其特性对速调管的功率、效率、增益和带宽等性能具有决定性影响。主要介绍了某Ka波段分布作用速调管谐振腔的设计过程：基于多间隙谐振腔理论,利用电磁仿真软件CST详细分析了谐振腔不同结构尺寸对特性参数,如品质因子、特性阻抗、耦合系数、有效特性阻抗的影响,优化得到谐振频率为35 GHz的五间隙谐振腔的物理结构模型,并给出互作用仿真结果,为Ka波段分布作用速调管设计及其高频注波互作用的计算提供重要的参考和依据。     

高次模式同轴多间隙腔激励特性研究

提出了一种工作在TM₅₁-2π模式的Ka波段同轴多间隙谐振腔,使用CST本征模求解器研究了此结构的电场分布特性,并分析了基于外侧全通的耦合方式下该结构的冷腔模式特性。在此基础上,通过结合空间电荷波理论和CST三维粒子仿真分析,研究了在多电子注激励下同轴多间隙腔高次模式的起振特性,并分析了此种结构的模式稳定性与注-波互作用特性。研究结果表明：对于工作在Ka波段的TM₅₁-2π模式同轴多间隙腔,采取结构外侧全耦合的方式具有较高的模式稳定性;在此结构中,多电子注不仅会均匀激励起工作模式,也可能非均匀激励起竞争模式;不同于工作在基模的扩展互作用速调管,此种结构的速调管电场极值是分别建立的,因此激励电子注可放置在不同相位的电场极值处;在保持电子注电压、总电流不变的情况下,采取更多电子注的激励方式,需要更小的聚焦磁场。     

Linear theory of beam–wave interaction in double-slot coupled cavity travelling wave tube

A three-dimensional model of the double-slot coupled cavity slow-wave structure(CCSWS) with a solid round electron beam for the beam–wave interaction is presented. Based on the "cold" dispersion, the "hot" dispersion equation is derived with the Maxwell equations by using the variable separation method and the field-matching method. Through numerical calculations, the effects of the electron beam parameters and the staggered angle between adjacent walls on the linear gain are analyzed.     

Mode stability analysis in the beam-wave interaction process for a three-gap Hughes-type coupled cavity chain

Based on space-charge wave theory,the formulae of the beam-wave coupling coefficient and the beam-loaded conductance are given for the beam-wave interaction in an N-gap Hughes-type coupled cavity chain.The ratio of the nonbeam-loaded quality factor of the coupled cavity chain to the beam quality factor is used to determine the stability of the beam-wave interaction.As an example,the stabilities of the beam-wave interaction in a three-gap Hughes-type coupled cavity chain are discussed with the formulae and the CST code for the operations of the 2π,π,and π/2 modes,respectively.The results show that stable operation of the 2π,π,and π/2 modes may all be realized in an extended-interaction klystron with the three-gap Hughes-type coupled cavity chain.