太赫兹波段Smith-Purcell辐射的介质加载光栅高频特性

提出了一种用于Smith-Purcell效应器件的介质加载光栅慢波结构,通过研究该结构的注-波互作用过程,推导出带电子注的色散方程,并数值求解出波的线性增长率.利用色散方程,结合电磁场传播的边界条件,推导出Smith-Purcell效应振荡器工作所需的起振电流.详细研究了高频结构长度、电子注主要参数和介质相对介电常数对起振电流的影响,并与普通金属光栅结构进行了比较.结果表明:保持其他参数不变时,高频结构长度越短,起振电流越大;保持高频结构参数不变时,起振电流随电子注厚度和注-栅距离的增大而增大,随电子注电压的增大而减小;与金属光栅相比,介质的引入提高了注-波互作用的增长率,有效减小了振荡器的起振电流.理论计算结果与软件CHIPIC的模拟结果比较符合.     

Ku波段扩展互作用速调管设计

 微波电真空器件随着频率的升高,不但聚焦系统难以实现,而且其输出增益和带宽都受到很大的限制,要解决该问题,建议采用扩展互作用速调管,采用分布作用谐振腔技术来扩展其工作带宽和提高增益。利用CST和粒子模拟(PIC)3维软件对其工作在Ku波段扩展互作用速调管进行了设计和仿真,在工作电压30 kV、束流8.5 A的条件下,聚焦系统采用幅值为0.48 T的周期反转永磁聚焦,在输入功率为5.1 W时,得到效率为23%,3 dB带宽为306 MHz,频带内最大增益为39 dB,其峰值功率为58 kW的微波输出。     

S波段100MW速调管的研制

中国科学院电子学研究所研制的S波段100 MW速调管是国内目前峰值功率最高的速调管,其最大的技术特点是,它有两个输出波导和两个输出窗。在工作电压414.7 kV、工作电流583 A、脉冲宽度2μs和重复频率25 Hz的条件下,该管的峰值功率达到了110.85 MW,效率和增益分别达到了45.8%和58 dB。该管的工作稳定性好,束流通过率高(直流和高频通过率分别为99%和97%),工作中未出现明显的打火和振荡现象。本文详细地介绍了该管的设计考虑和测试结果。     

G波段双注折叠波导行波管的注-波互作用特性

研究了G波段双注折叠波导(FWG)TE20模的基本特性。首先计算了双注FWG TE20模的高频特性,采用等效电路法计算了色散特性;根据定义式计算了耦合阻抗,同时将二者的计算结果与HFSS仿真结果进行对比。结果显示,色散特性随频率升高差距增大,耦合阻抗随频率升高差距降低。利用电磁仿真技术(CST)粒子模拟软件对双注FWG TE20模的注-波互作用情况进行仿真,得到了慢波结构中电子轨迹以及输入输出信号频谱图,结果表明,在工作频率为205 GHz时,四段FWG的增益为34.74 dB。     

Terahertz coherent transition radiation based on an ultrashort electron bunching beam

The experimental result of terahertz (THz) coherent transition radiation generated from an ultrashort electron bunching beam is reported.During this experiment,the window for THz transmission from ultrahigh vacuum to free air is tested.The compact measurement system which can simultaneously test the THz wave power and frequency is built and proofed.With the help of improved Martin-Puplett interferometer and Kramers-Krong transform,the longitudinal bunch length is measured.The results show that the peak power of THz radiation wave is more than 80 kW,and its radiation frequency is from 0.1 THz to 1.5 THz.     

Characteristics of terahertz coherent transition radiation generated from picosecond ultrashort electron bunches

This paper presents a method of generating terahertz (THz) coherent transition radiation (CTR) from picosecond ultrashort electron bunches including single and train bunches, which are produced by a photocathode radio frequency gun. The radiation characteristics of THz CTR including formation factor and energy spectrum are analysed in detail. With the help of a 2-dimensional particle-in-cell simulation, the radiation characteristics including power, energy and magnetic field are analysed. The results show that the radiation frequency can be adjusted by tuning the repetition frequency of the train bunch and the energy can be enhanced with the train bunches.     

用于频域方法测量超短电子束纵向分布的Kramers-Kronig变换研究

Kramers-Kronig（K-K）变换方法被广泛地应用于频域测量中还原超短电子束团分布,成为分析电子束团形状、长度等参量的有效工具.研究发现,利用该方法分析电子束参量时,自相干曲线基底的选择、低频损耗与高频截止及插值外推位置的选择,对束团参量有重要的影响.以清华大学加速器实验平台采用相干渡越辐射测试束团长度为例,分析了上述参量的选取对测量结果的影响,讨论了选择K-K变换的关键物理参量的方法.     

太赫兹扩展互作用振荡器输出结构的设计与分析

扩展互作用振荡器由于具有结构紧凑、工作电压低、效率高等特点成为真空电子学太赫兹辐射源的重要研究 方向,在高分辨成像雷达、保密通信等方面具有广泛的应用前景。扩展互作用振荡器输出段是该器件输出THz 的关 键部分,其输出特性对扩展互作用振荡器的整体性能有着至关重要的作用。本文采用仿真软件模拟计算的方法,对扩 展互作用振荡器输出段的S 参数进行了较为详细的研究,并且对中心轴对称直渐变过渡波导、平面对称直渐变过渡波 导和阶梯过渡波导式结构的输出结构进行了比较研究,本文的结果对后续EIO 的设计与研究具有一定的参考意义和指 导价值。     

MRM-BEM本征值计算中波数k初始值的预估算法

利用基于多重互易的边界元法计算二维声学谐振腔的本征值和本征频率.通过搜索包含未知波数k的高阶行列式值的0点,来确定系统的本征值.基于波的传播原理,提出一种波数k初始值的粗略估计算法.计算了几种模型的估计算法的效率.研究多重互易边界元法基本解的阶数对结果精度的影响,发现基本解至少采用七重互易结果才收敛.数值结果与解析解和文献符合的很好,证明了方法的有效性和可靠性.