行波管中二次谐波注入对三阶互调的抑制

利用Christine 1维多信号非线性互作用物理模型,对螺旋线行波管中注入二次谐波后三阶互调的输出进行了模拟。模拟结果表明：在螺旋线大功率行波管中,通过二次谐波注入能有效地抑制三阶互调输出,从而降低了行波管的非线性输出,并存在最佳的注入功率和相位条件,使三阶互调可被抑制到最低。介绍了二次谐波注入抑制三阶互调的实验研究,并与模拟结果进行了比较,两者基本一致。     

W波段折叠波导行波管振荡抑制

为了抑制W波段折叠波导行波管研制中的自激振荡,保证行波管正常放大工作,分析了折叠波导慢波结构中反射振荡、返波振荡和带边振荡的产生原因,开展了折叠波导行波管振荡抑制技术研究,通过优化设计和工艺研究采用周期跳变作为关键技术用于W波段折叠波导行波管的研制。通过模拟检验和实验验证,证明采用了振荡抑制技术后行波管自激振荡得到了有效的抑制,W波段脉冲行波管在20%占空比时脉冲输出功率大于100 W,带宽大于5 GHz。     

W波段折叠波导行波管振荡抑制

为了抑制W波段折叠波导行波管研制中的自激振荡,保证行波管正常放大工作,分析了折叠波导慢波结构中反射振荡、返波振荡和带边振荡的产生原因,开展了折叠波导行波管振荡抑制技术研究,通过优化设计和工艺研究采用周期跳变作为关键技术用于W波段折叠波导行波管的研制。通过模拟检验和实验验证,证明采用了振荡抑制技术后行波管自激振荡得到了有效的抑制,W波段脉冲行波管在20%占空比时脉冲输出功率大于100 W,带宽大于5 GHz。     

行波管放大器的非线性混沌特性

以一组非线性方程为基础,从混沌动力学角度,通过计算电子的相空间轨道和辐射场的时空分布图谱,简要分析了行波管放大器的时空混沌特性,计算了行波管输出功率的演化。计算结果表明:行波管放大器辐射场与电子束是一个非线性相互作用的耗散系统,其参数影响整个系统的行为演化,当电流和失谐量等参数变化并超过一定阈值时,系统出现时空混沌特性,输出具有连续的宽频谱性。     

行波管放大器的非线性混沌特性

以一组非线性方程为基础,从混沌动力学角度,通过计算电子的相空间轨道和辐射场的时空分布图谱,简要分析了行波管放大器的时空混沌特性,计算了行波管输出功率的演化。计算结果表明：行波管放大器辐射场与电子束是一个非线性相互作用的耗散系统,其参数影响整个系统的行为演化,当电流和失谐量等参数变化并超过一定阈值时,系统出现时空混沌特性,输出具有连续的宽频谱性。     

一类非线性波动方程的精确行波解

利用改进的G’/G展开方法,借助于计算机代数系统Mathematica成功获得了一大类非线性波动方程一系列新的含有多个参数的精确行波解.这些解包括孤立波解、双曲函数解、三角函数解.     

Analysis of the harmonic gyrotron traveling wave amplifier

A single nonlinear differential equation is derived for describing the spatial evolution of the wave field in a gyrotron amplifier of the cylindrical guide geometry. This equation is then used to determine the efficiencies and the optimized interaction lengths for gyrotrons operated with TE_N1 modes at the N-th cyclotron harmonic.     

Analysis of the instability in relativistic traveling wave tube

The relativistic traveling wave tube is an important high power microwave source. The corrugated cylindrical waveguide is usually used as slow wave structure of this device. Starting from wave equation and using boundary conditions, dispersion relation is derived for the corrugated waveguide, in which an intense relativistic electron beam propagates along the axis. Two cases which are shorter period and longer period are discussed in this paper respectively. The small signal gain of the relativistic traveling wave tube is analyzed and some conclusions are drawn. The analysis method presented in this paper can be extended to other types of slow wave structures of relativistic traveling wave tube.     

Existence of traveling wave solutions of a high-order nonlinear acoustic wave equation

In this Letter, we present an analytical study of a high-order acoustic wave equation in one dimension, and reformulate a previously given equation in terms of an expansion of the acoustic Mach number. We search for non-trivial traveling wave solutions to this equation, and also discuss the accuracy of acoustic wave equations in terms of the range of Mach numbers for which they are valid.     

螺旋线行波管返波自激振荡的研究

 在2维小信号模型的基础上，分析了均匀和周期永久聚焦磁场对抑制返波自激振荡的影响。研究结果表明：改变聚焦磁场的幅值或周期来增加起振长度是可能的， 而且不会改变基波的互作用条件。与此同时，对起振长度、初始非同步速度参量随皮尔斯增益参量、空间电荷参量、损耗参量等的变化，以及在超宽带行波管中当存在两个或多个角向非对称空间谐波时,起振长度、初始非同步速度参量随周期永久聚焦磁场的变化进行了研究。优化设计聚焦磁场、电子注和螺旋线慢波系统的参量可以对螺旋线行波管的稳定性分析提供必要的依据。     

Computation for the gain of ridge loaded ring-plane traveling wave tube

The ridge loaded ring-plane traveling wave tube can provide high output power in a relatively broader bandwidth. The dispersion relation for the interaction between the electron beam and the symmetrical mode propagating in this slow wave circuit is obtained, by means of the Variational method. The method to calculate the arbitrary order Bessel function with complex argument is discussed. The three dimensional trajectory graph of the Bessel function with complex argument is plotted. The instantaneous operating bandwidth can be estimated in terms of the relation between of the gain and frequency.     

螺旋线行波管返波自激振荡的研究

在2维小信号模型的基础上,分析了均匀和周期永久聚焦磁场对抑制返波自激振荡的影响。研究结果表明：改变聚焦磁场的幅值或周期来增加起振长度是可能的, 而且不会改变基波的互作用条件。与此同时,对起振长度、初始非同步速度参量随皮尔斯增益参量、空间电荷参量、损耗参量等的变化,以及在超宽带行波管中当存在两个或多个角向非对称空间谐波时,起振长度、初始非同步速度参量随周期永久聚焦磁场的变化进行了研究。优化设计聚焦磁场、电子注和螺旋线慢波系统的参量可以对螺旋线行波管的稳定性分析提供必要的依据。     

行波管内不连续性的简易模型分析

 根据行波管内微波信号在输能装置和切断衰减器处两个不连续性之间来回反射的物理现象，建立行波管输出段的简易网络串模型，并对行波管输出段传输特性参数的幅频特性、相频特性进行计算分析。结果表明：输能装置和切断衰减器的不连续性是造成幅相一致性行波管相位不可补偿的重要因素之一。     

相对论行波管色散特性分析

 数值计算了一种填充等离子体的波纹波导结构的行波管，在强引导磁场下，被一环形相对论电子注驱动的小信号增益。详细地分析了等离子体的浓度、电子注的电压、电流及其在慢波结构中的传输位置对行波管的增益、带宽和中心频率的影响。     

多注毫米波行波管收集极的热设计

为解决多注毫米波行波管收集极的散热问题,保障行波管工作可靠性与稳定性,利用 ANSYS 有限元软件模拟分析了收集极的传热特性,针对性地调整和优化了收集极相关参数与结构。研究结果表明：接触热阻是造成收集极具有较高温升的一个重要因素,由接触热阻所造成的温升约占收集极内外温度差的1/3;并不是第二电极与磁环接触宽度越宽所对应的收集极散热能力就越强,而是在一定工作条件下其散热能力存在极限值;对于绝缘陶瓷材料,应根据绝缘陶瓷的温度特性以及行波管的功率大小来进行选择;翼片式散热器是一种符合设计要求的理想散热结构。     

多注毫米波行波管收集极的热设计

 为解决多注毫米波行波管收集极的散热问题,保障行波管工作可靠性与稳定性,利用 ANSYS 有限元软件模拟分析了收集极的传热特性,针对性地调整和优化了收集极相关参数与结构。研究结果表明：接触热阻是造成收集极具有较高温升的一个重要因素,由接触热阻所造成的温升约占收集极内外温度差的1/3;并不是第二电极与磁环接触宽度越宽所对应的收集极散热能力就越强,而是在一定工作条件下其散热能力存在极限值;对于绝缘陶瓷材料,应根据绝缘陶瓷的温度特性以及行波管的功率大小来进行选择;翼片式散热器是一种符合设计要求的理想散热结构。     

小型化行波管灯丝电源设计

综述了行波管灯丝基本工作过程及其对电源的特殊要求,分析了行波管灯丝负载基本特性,对灯丝电源设计的特殊性及问题进行了深入细致分析,通过对Topswitch系列控制芯片的性能特点分析,设计了以反激变换器为主电路的灯丝电源。根据灯丝启动特点及其对电源稳定性基本要求设计了高精度反馈电路与限流电路。通过Pspice仿真、样机实验及例行试验测试,验证了理论分析及设计的合理性与可行性,仿真与测试结果表明电源主电路、反馈电路及限流电路能够很好地满足行波管灯丝对电源的各项指标要求。     

小型化行波管灯丝电源设计

综述了行波管灯丝基本工作过程及其对电源的特殊要求,分析了行波管灯丝负载基本特性,对灯丝电源设计的特殊性及问题进行了深入细致分析,通过对Topswitch系列控制芯片的性能特点分析,设计了以反激变换器为主电路的灯丝电源。根据灯丝启动特点及其对电源稳定性基本要求设计了高精度反馈电路与限流电路。通过Pspice仿真、样机实验及例行试验测试,验证了理论分析及设计的合理性与可行性,仿真与测试结果表明电源主电路、反馈电路及限流电路能够很好地满足行波管灯丝对电源的各项指标要求。     

Ka波段二次谐波损耗波导回旋行波管非线性分析

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。     

Ka波段二次谐波损耗波导回旋行波管非线性分析

 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。