改进型低阻类膜片加载同轴渡越时间振荡器

采用2.5维粒子模拟软件对改进型低阻类膜片加载同轴渡越时间振荡器进行了研究。研究结果表明：提取腔工作于类模场时,具有较高的束波互作用效率;引入渐变型输出波导,提高了提取腔内微波向外耦合输出的能力;通过加载感性支撑杆,一方面对金属膜片起支撑固定作用,另一方面可以及时将膜片上的感应电荷导流至接地外筒、从而降低间隙附近的空间电荷效应,以增加可提取的束动能。经优化设计,该结构在二极管电压为530 kV,二极管电流为12.9 kA、外加导引磁场为0.5 T的条件下,输出微波功率2.74 GW,微波频率7.76 GHz,束波功率转换效率达40%。     

单电子束双波段同轴相对论返波管粒子模拟

设计了一种能在C波段和X波段实现稳定双频输出的带有非对称谐振反射腔的单电子束同轴相对论返波振荡器。采用耦合阻抗跃变型慢波结构,使用粒子PIC模拟软件进行了粒子模拟研究。模拟结果显示:轴向电场在系统中的分布得到改进,电子束的能散得到改善。在电子束电压511 kV,电流8.95 kA,引导磁场0.73 T的条件下,双频器件实现了8.09 GHz和9.91 GHz的双波段频率稳定输出,平均功率为1.0 GW,波束互作用效率为21.9%, 效率高于空心双波段返波管及其他双波段器件。器件辐射功率的拍频为1.82 GHz,拍波更为明显和稳定。模拟研究中同时发现, 随着慢波结构之间漂移段的变化,双频频率都呈现一种准周期的变化。     

紧凑型L波段同轴相对论返波振荡器的粒子模拟

 设计了紧凑型L波段同轴相对论返波振荡器，通过粒子模拟研究了L波段同轴相对论返波振荡器相互作用的物理过程，并对器件的电磁结构进行了优化和改进。分析表明，采用同轴慢波结构可以在较低的外加磁场下实现L波段返波振荡器的微波输出，同时可以大大减小微波器件的径向尺寸。这是因为同轴慢波结构的TM01模式有类似于TEM模的性质，没有截止频率，但纵向电场不为零，电子束能够与它发生强相互作用过程。粒子模拟优化结果表明，在器件半径仅为4.0 cm，电子束能量240 keV，电子束流1.8 kA，导引磁场仅为0.75 T时，返波振荡器可以在频率1.60 GHz处获得较大功率的微波输出， 平均峰值功率达140 MW，平均峰值功率效率约为32%。     

高功率高增益大直径相对论返波管

对大直径同轴相对论返波管采用双板波纹波导模型结合电子运动的罗伦兹力方程、电荷连续性方程和电磁波麦克斯韦方程建立了系统的线性流体理论.使用该理论详细地研究了器件的各系统参数对束波相互作用,特别是对微波指数增长率的影响.给出了3cm波段的大直径同轴相对论返波管实验装置的系统参数.     

平面圆形膜片式光纤布拉格光栅温度补偿压强传感

报道了利用光纤布拉格光栅反射波谱带宽展宽技术实现温度补偿的压强传感新方案。结合平面圆形膜片应变调谐的特点,采用膜盒式结构,将光纤光栅中心对准平面圆形膜片零应变半径并沿径向粘贴,利用反射波谱带宽对应变敏感而对温度不敏感的特性解调压强,成功地实现了温度补偿的压强传感测量。基于光谱分析仪0.05nm的光谱分辨力,实验测得带宽随压强响应灵敏度为0.34nm/MPa,压强精度为±0.15MPa,压强测量范围为0~7.5MPa。实验结果与理论分析基本一致。     

外开槽同轴波导大轨道回旋自谐振脉塞放大器

 运用大轨道电子束,对外开槽同轴波导回旋自谐振放大器进行了线性动力学理论分析和非线性自洽模型模拟。由线性动力学理论分析和非线性模拟得到的结果在线性增长部分吻合得很好。为了有效抑制绝对不稳定性,对电子束流的选择进行了讨论。计算结果表明：对于电压为700 kV, 电流为100 A, 电子束纵横向速度比为0.8的大轨道电子束, TE₅₁外开槽同轴波导回旋自谐振脉塞放大器的峰值功率和峰值效率分别可以达到6.27 MW和8.96%。     

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%. 关键词： 径向分离腔 高功率微波 同轴虚阴极 电子束分布     

并联交错PFC技术在磁体电源中的应用

并联交错功率因数校正(powerfactorcorrection,PFC)具有能减小输入电流纹波,减小电感磁芯尺寸,减小输出电容纹波、功率因数高等优点．针对其优点,考虑将该变换器应用到强磁场中心的超导磁体电源的备用方案中,以弥补现在运行电源体积过大的不足．本文主要介绍了并联交错PFC的工作原理,对其参数进行设计和选型,分析了控制方法,利用SiC器件,搭建了１kW 的实验样机,实验验证了方案的可行性,为下一步超导磁体电源的升级改造提供了理论和工程经验。     

LIA组元的脉冲功率调制系统研制

本文介绍一种以加速组元为终端负载的纳秒脉冲功率系统。获得的加速间隙电压为350kV，90ns(半高宽)，波形上升时间为30ns；Blumlein主开关工作电压大于280kV，抖动小予1.5ns(均方根值)。对同轴场畸变开关性能的进一步改善作了必要的讨论，提出了用等场强原则偏置触发极，比通常采用自然中位面方法，可使开关工作电压提高8．7％。     

一种新型径向三腔同轴虚阴极振荡器全三维粒子模拟研究

提出了一种新型径向三腔同轴虚阴极振荡器,并进行了数值模拟研究. 研究表明: 这种径向三腔结构在束波转换面进行电场调制,能够大幅提高束波转换效率;同时,由阳极栅网和径向三腔结构构成的谐振装置能有效地抑制模式竞争;另外,由于采用了同轴引出结构,在提高能量引出的同时还能有效吸收漂移管中被利用过的电子,因此这种新型虚阴极振荡器能够获得较高的输出功率. 模拟的电子束电压为400 kV,电流为50 kA,主频为4.5 GHz,峰值功率达到6 GW,平均输出功率为3.1 GW,束波转换效率达到15%. 关键词： 高功率微波 同轴虚阴极振荡器 粒子模拟 束波转换效率