大功率速调管的技术现状和研究进展

本文介绍了大功率速调管的技术现状、发展动态和应用情况,介绍了我国在该领域开展的主要研究工作和取得的主要研究进展,并对速调管技术的发展进行了展望。

大功率速调管在我国情报雷达中的应用及其技术发展趋势

介绍了目前我国情报雷达网的建设架构以及我国发展大功率速调管情报雷达的必要性。从工程应用方面介绍了中国科学院电子学研究所研制的大功率速调管在我国情报雷达中的使用情况。总结出一套既能提高雷达稳定性,又能延长速调管使用寿命的方法和技巧。最后针对工程应用中速调管与雷达系统不相适应的环节和相关问题提出了情报雷达用大功率速调管的技术发展趋势。

X波段相对论大功率速调管放大器的高频结构模拟研究

采用MAGIC 2.5D模拟软件,建立了X波段11.424GHz相对论大功率速调管放大器的高频结构模型。该模型由5个简单药盒型谐振腔组成,包括1个输入腔、3个中间腔和1个输出腔。研究了该模型的高频特性,初步设计漂移管及各谐振腔结构参数,再结合热腔模拟,研究了输入腔的吸收匹配问题,依据各腔体对基波电流逐级调制情况,优化配合各腔体的间隙等结构参数,从而获得电子束的最佳调制状态,最后通过调节外加均匀磁场大小获得百MW功率输出,结果表明:在加速电压520kV、束电流460A、外加磁场0.4T的条件下,当注入信号功率为1kW时,基波电流调制深度达162%,最终输出功率105MW,效率43.5%,增益50dB。

大功率速调管收集极高效强迫风冷散热系统的设计

为解决大功率小型化速调管收集极在强迫风冷条件下的高效散热问题,以某大功率速调管为研究对象,介绍了一种大功率高效风冷收集极系统的设计方法。利用ANSYS有限元软件对收集极的强迫风冷散热特性进行模拟计算,分析比较了非均匀热流密度加载方式下不同散热翼片结构对风冷收集极的风阻和最高温度的影响,确定了散热翼片的尺寸和数量。为进一步提高风冷收集极系统的对流换热效果,对收集极入风口的结构进行改进,收集极内表面最高温度降低了22℃。采用风冷收集极风阻的计算模型对风阻进行验证,仿真结果与理论值相差2.2%。最后对采用该风冷收集极系统的大功率速调管进行测试,实验测试的最高温度与仿真结果相差1.8%,验证了该风冷收集极系统设计的合理性和有效性。

速调管高功率放大器告警信息、故障信息及故障案例分析

本文简单概述了速调管高功率放大器告警信息和故障信息的主要功能,并通过速调管高功率放大器的几个典型故障案例,介绍了如何使用速调管高功率放大器告警信息和故障信息,对故障进行排查、分析和处理。

反转永磁聚焦S波段高功率多注速调管的设计与研制

设计并制备了一支可作为医疗加速器系统中功率源的反转永磁聚焦S波段高功率多注速调管。介绍了速调管的整体设计细节及仿真过程,对电子光学及磁聚焦系统、高功率输能系统、高频互作用系统等主要部分的设计进行了论述,同时给出了样管的测试数据,在S波段加速器工作频率上获得了大于3 MW的峰值输出功率。

中功率宽带多注速调管的研制进展

介绍了Ku波段中功率宽带多注速调管的最新研制进展情况,该管实现了工作电压14 kV、带宽大于1.8%、脉冲功率大于20 kW的指标。文中给出该管的试验数据,并对其中的关键技术进行了分析。

BNCT速调管功率源联锁保护系统设计

为了保证BNCT速调管功率源系统安全稳定运行,并满足系统实时监测、快速响应、故障定位、易维护等要求,开发设计一套基于西门子PLC的联锁保护系统。该系统实时监测水冷、高压电源、撬棒等所有设备工作状态,同时根据速调管要求执行加电、故障联锁逻辑程序,并实现故障定位、状态显示。本文主要介绍控制系统总体方案设计、软硬件设计以及后期的联调测试情况。

小型化加速器用X波段多注速调管的研制与测试

介绍了一种应用于加速器系统的X波段高功率多注速调管,该管脉冲输出功率达到2.2 MW,增益大于45 dB,效率大于55%。文章对该速调管的电子光学系统、高频系统、输能系统以及收集极等各项专题的设计及模拟仿真进行了详细介绍,设计过程和结果可以为其它同类型的高功率多注速调管提供技术基础。

高功率放大器在卫星通信中的应用

卫星通信在国民经济、军事及日常生活等领域具有广阔的应用前景。高功率放大器是实现地面通信链路的核心器件,其工作特性直接关系到通信品质,因此高功率放大器的选择及维修非常重要。从各类型高功率放大器的组成结构、工作原理、发展现状、类型以及适用范围等角度出发,探讨了速调管功率放大器、行波管功率放大器(Traveling Wave Tube Amplifier,TWTA)以及固体功率放大器(Solid State Power Amplifier,SSPA)在卫星通信中的运用,以期为有关技术人员提供参考。

3kW速调管高功率放大器的更新与维护

本文分析了3 kW速调管高功率放大器构成,对速调管更新及常见维护进行了介绍,速调管的定期更新及维护是保证其稳定运行和延长使用寿命的有效手段。

X波段50 MW速调管的研制

介绍了一种X波段高峰值功率速调管的研制方案,目前该管在X波段已经实现脉冲输出功率50 MW,效率57%,脉宽达到3.6μs。通过COM法、圆波导行波窗、防晕环和陶瓷覆膜等关键技术的应用,解决了高效率、高峰值功率容量和高可靠性等难题。尤其是采用COM法优化电子注群聚,与采用二次谐波群聚法相比,在同样的高频管体长度下,可将互作用效率进一步提高10%左右。产品研制成功,将国内X波段速调管的功率水平由3 MW提升至50 MW,产品性能已达到国际先进水平。

X频段10kW速调管功放在深空地面站的应用

速调管因具有输出功率大、效率高、成本低、工作稳定可靠的优点,在微波发射系统中占据着重要的地位。近年来,国内速调管功放取得了较大的进展,连续波输出功率从几百瓦提升到十千瓦。采用固态+速调管放大方案,设计一套X频段10 k W连续波速调管功率放大器,工作带宽为95 MHz。该功放应用于深空地面站,是深空探测发射分系统的重要组成部分。文中主要描述了速调管功放的组成、主要技术性能和测试结果。测试数据表明,X频段10 k W速调管功放工作稳定、可靠,且完全符合设计要求。

中国科学院高功率微波源与技术重点实验室

中国科学院高功率微波源与技术重点实验室(Key Laboratory of High Power Microwave Sources and Technologies,Institute of Electronics,Chinese Academy of Sciences,简称KLHPM)成立于2006年,依托单位为中国科学院电子学研究所。

中国科学院高功率微波源与技术重点实验室

中国科学院高功率微波源与技术重点实验室(Key Laboratory of High Power Microwave Sources and Technologies,Institute of Electronics,Chinese Academy of Sciences,简称KLHPM)

硼中子俘获治疗实验装置射频功率源系统

中国科学院高能物理研究所建造了一台基于加速器的硼中子俘获治疗(BNCT)实验装置。射频功率源系统为352.2 MHz射频四极加速器(RFQ)提供高频功率,使束流离开RFQ时,其能量达到3.5 MeV。BNCT射频功率源系统主要包括速调管功率源、数字低电平控制系统、射频传输系统。本文介绍了BNCT射频功率源系统,主要包括物理需求、系统组成、关键设备、安装和调试。目前该装置已进行动物实验,加速器打靶束流功率4.3 kW,加速器射频功率源系统运行稳定。

C波段10 MeV驻波电子直线加速管的优化仿真

为提高加速器整机小型化程度,本文对已有C波段10 MeV加速管进行了模拟优化设计。通过光速段腔体腔型优化设计提高单腔有效分流阻抗,实现加速效率提升,使腔链总长缩短;通过优化聚束段使腔链整体性能满足设计要求。优化后加速管腔链总长由原来的652降至492 mm,并且能量、剂量率、脉宽等参数满足设计要求,后续将对优化后的加速管进行工艺和热测验证。

强流多注阴极尺寸对束流发射一致性的影响

在相对论速调管放大器(RKA)的探究实验中,多注RKA中电子束的打斑实验结果表明各注电子束的发射电流大小和横截面形状分布不一致甚至有很大差异影响了RKA的工作稳定性。通过粒子模拟软件对该问题进行相关仿真研究,探究多注阴极几何尺寸分布不一致对发射电流分布的影响。仿真结果表明,单注电子束阴极尺寸,尤其是横向尺寸的差异是影响多注电流大小分布不一致的主要因素,而且横向尺寸还将影响到多注电子束横向电子束形状,该研究对多注RKA的实验研究与优化设计具有指导意义。

谢家麟:“白手起家”的科学大师

2月20日上午8时12分,中科院院士、著名物理学家谢家麟的生命停止在这一刻,享年96岁。在科学技术突飞猛进的今天,放疗已和手术、化疗一起,成为治疗肿瘤的重要方法。但许多人并不知道,这种对人体更安全、更有效的治疗深度肿瘤的放疗装置,正是由谢家麟1955年初在世界上第一个研制成功的。回顾谢家麟的科研人生：世界上第一台以高能电子治疗深度肿瘤的加速器、中国第一台高能量电子直线加速器、北京正负电子对撞机……