同轴虚阴极微波输出模式分析

 对不同透过率的阳极网进行实验研究，得到了主频为3.4 GHz和3.7 GHz的辐射微波，对同轴虚阴极内的电子束分布进行了分析。对同轴虚阴极内的本征模式进行了计算，并与实验结果进行比较。实验结果表明：网内电子束的分布对微波输出模式有重要影响；同轴虚阴极微波频率是阴阳极间距及谐振腔共同作用的结果；阳极网透过率对频率有显著影响，透过率越高，则微波频率相应提高。     

C波段新型渡越管模拟研究

 在三腔渡越管的基础上设计了一种工作在C 波段的新型低阻轴向六腔渡越管，其阻抗为15 Ω左右，采用同轴输出。该器件采用大面积发射阴极，无须外加磁场，结构简单紧凑。采用2.5维PIC软件对该器件进行了2维数值模拟，在输入电压为483 kV、电流为32.5 kA的条件下，输出微波平均功率达到3.0 GW，主频为3.75 GHz，微波模式为TEM模。微波功率效率大于19%，比普通低阻抗器件有明显提高。     

Design of a high-efficiency C-band backward wave oscillator

For practicability of the high power microwave source,a C-band backward wave oscillator（BWO） which has high conversion efficiency is designed.When the axial guiding magnetic field is 0.83 T,the electron energy and the beam current of the diode are respectively 80 keV and 2.1 kA,a microwave output power of 100 MW at 7.4 GHz microwave frequency with 65% conversion efficiency is achieved in simulation.     

磁绝缘线振荡器阴极烧蚀与电压波形的关系研究

通过粒子模拟和实验研究相结合的方法,研究了磁绝缘线振荡器的阴极烧蚀与输入电压波形的关系,找到了造成阴极烧蚀的根本原因,给出了电子束回轰阴极的清晰图像,并通过对低阻抗加速器平台输出电压波形的调整,抑制了反向电压,解决了器件的阴极烧蚀问题.研究结果表明:在正向电压作用下已经发射出来的电子束在超过一定幅度的反向电压作用下发生反向运动并回轰阴极,产生反向电流并造成器件阴极的烧蚀,因此注入电压下降沿之后的反向电压是引起磁绝缘线振荡器的阴极烧蚀的最根本因素.     

虚阴极振荡器“硬管化”实验研究

 采用锆泵作为吸气泵，设计出静态保真空模拟实验装置。在该实验装置上进行了保真空可行性实验，装置在经过10 d的保真空后，真空度为1.4×10^-3 Pa 。在模拟保真空实验成功实现的基础上，用常规微波管技术设计加工了“硬管”器件，并进行保真空实验，静态下真空度经过15 d仍能维持在2×10^-2 Pa。该器件在峰值电压为330 kV的条件下，输出微波功率达到650 MW，脉宽为40 ns，主频为3.68 GHz，性能比普通器件有很大改善，微波脉宽更宽，频谱更单一，而且稳定性很高。     

高效强流径向分离腔振荡器研究

根据同轴虚阴极的结构特点，提出了一种紧凑型径向分离腔振荡器，该径向分离腔的特点是输入电子束的电流可以很大，从而可以得到较高的微波输出功率. 综合考虑影响微波输出的各种因素，在电子束为410kV，电流为35kA的条件下，模拟得到的平均功率大于50GW，频率为146GHz，电子束功率效率达到348%.     

高功率窄脉冲毫米波返波管粒子模拟与实验研究

采用数值模拟方法优化设计出BWO(Backward Wave Oscillator)慢波结构, 并在RADAN303加速器平台上进行了实验研究, 在电子束电压177kV、电流785A、磁场强度1.7T的条件下, 产生毫米波辐射功率18MW、频率39.8GHz、脉冲宽度3ns、模式为TE₁₁的毫米波输出.