8mm三次谐波潘尼管的理论设计与粒子模拟研究

潘尼管是利用电子在高频结构中的位置选择机制实现注波净能量交换的回旋器件,具有高效率与低磁场的显著特点。本文在简述其基本原理的基础上,研究了其设计理论与方法,进行了相应的数值计算,设计了一只8 mm波段三次回旋谐波潘尼管:采用4开槽渐变到圆波导的开放式谐振腔高频结构,2π工作模式,束电压43.5 kV,束电流1.45 A,最后采用3D-PIC模拟软件进行验证、优化。模拟结果显示,该器件可获得37.8 kW平均输出功率,器件效率可达到60%,展示了其作为高效永磁包装器件的良好应用前景。

高次谐波开槽潘尼管中的电子轨道研究

利用自洽非线性理论研究了8 mm 3次回旋谐波开槽潘尼管注波互作用。首先,明确地揭示了在高次回旋谐波开槽潘尼管中,电子回旋谐波次数,高频场分布,决定了不同初始相位电子的电子能量分布以及引导中心漂移规律,指出当回旋半径减小,引导中心偏移达到一定程度时,谐振条件被破坏限制了高次谐波潘尼管效率的提高,并提出了通过优化磁场分布提高效率。最后,进一步研究了电子纵向速度离散、偏心和电流大小等因素对互作用效率的影响,表明在实验可达到的电子注质量下,研制实用的高效高次谐波潘尼管是可行的。

内外开槽同轴潘尼管波导传播特性

推导了内外开槽同轴波导和外开槽圆波导的特征方程。数值模拟了内外开槽同轴波导及外开槽圆波导中2π模式的传播特性,研究了开槽深度与截止波数的关系及内外开槽潘尼管频率与各个半径之间的关系。结果表明:内外开槽同轴波导的特征值随内开槽深度的增加而增大,随外开槽深度的增加而减小;内槽半径对频率的影响很小,外槽半径起主要作用。

W波段6次谐波外开槽潘尼管高频结构研究

潘尼管是利用电子在高频结构中的位置选择机制实现驻波净能量交换的回旋器件,具有高效率与低磁场的显著特点。本文对W波段6次谐波外开槽结构潘尼管进行了研究,推导出外开槽结构波导的特征方程。并就开槽数为7,工作在2π模式下的这种结构的频率与各个半径之间的关系作了分析。研究了不同槽深所对应的色散曲线以及间隙半张角对特征值的影响。结果表明:开槽越深特征根越小,间隙半张角越大,特征值曲线下降速度越快。