STUDY OF GYROMONOTRON WITH A COMBINING PERIODIC MAGNETIC FIELD AND A COAXIAL CYCLOTRON ELECTRON BEAM

On the basis of a work of Wu Jianqiang et al.(1987),by making use of the linear kinetictheory,the gyromonotron with a combining periodic magnetic field and a coaxial cyclotron electron beam hasbeen analysed in detail.And the formulas of the electron beam to wave interaction power,frequency shift andstarting current,etc.have been derived.

基于大回旋电子注的高次谐波回旋行波管

回旋行波管兼具高功率、宽频带特性,在毫米波高分辨成像雷达、电子对抗等重要军事领域具有广泛的应用前景。基于大回旋电子注的回旋行波放大器可工作于高次谐波状态,大大降低了工作磁场,甚至可实现无超导工作,提高了回旋行波管使用的灵活性和机动性。本文优化设计了一支Ka波段二次谐波大回旋行波管,采用具有介质加载的纵向开槽互作用高频结构有效抑制返波振荡,提高了器件工作的稳定性。利用三维粒子仿真,对大回旋行波管注-波互作用过程进行了模拟。结果表明,在电子注电压为70 kV,电流为6.5 A时,磁场可降低至0.642 T,输出功率达到106.5 kW,带宽为2.10 GHz,最大增益为35 dB。

X波段同轴腔多注速调管的研究

开展了具有同轴谐振腔互作用电路和双模工作杆控电子枪的X波段同轴腔双模多注速调管的研究工作.结合数值计算和冷测实验,对工作于TM310高次模的同轴谐振腔模式分布和特性参数进行研究,获得了可满足多注速调管要求的谐振腔特性阻抗和良好的模式稳定性.采用具有双控制极的新型杆控多注电子枪及电子光学系统,可使多注速调管具有双模的新工作特性,通过数值模拟获得了优化的几何参数和具有良好层流性和波动性的空心多电子注.对采用6个电子注和5个谐振腔的X波段多注速调管进行了注波互作用大信号计算,结果表明当电子注电压为21.5kV,脉冲电流为14.4A时,可在30MHz频带范围内获得的100kW左右的脉冲输出功率,互作用效率大于30%,增益大于36dB.

三次谐波回旋管电子枪的设计

根据三次谐波回旋管对电子枪的要求，设计计算了两种电子枪。后一种更能适应大电流工作的情况。给出了电极形状，电子轨迹与电子注参量。经制管实验对比，整管效率达１２％，达到世界领先水平。

100keV回旋电子束参数测量

利用电子束轰击快响应荧光屏获得电子束横截面图像的方法,对100 keV大回旋轨道空心电子束(Cusp电子束)在横截面上的束轮廓及电荷密度分布进行了测量,计算出回旋电子束半径、螺旋角等参数,并与相同条件下的计算机数值模拟结果进行了对比和分析。测量结果表明初始磁场强度从0.0035 T增加到0.0082 T时,电子束的拉莫半径从3.2 mm增加到3.9 mm,螺旋角从0.7增加到1.0,满足使用此电子束的回旋行波放大器的调试需求。

220GHz高功率同轴谐振腔回旋管

介绍了220 GHz同轴腔回旋管的设计,工作模式为TE04圆电模式.采用自洽非线性理论对谐振腔的工作参数进行了参数优化,选取工作电压50 k V,工作电流10 A,工作磁场8.4 Tesla.设计的同轴型双阳极磁控注入式电子枪,电子注速度横纵比1.5,速度零散5.2%.并采用粒子模拟方法进行了整管仿真.理论计算与粒子模拟结果表明,设计的220 GHz同轴腔回旋管有望获得200 k W以上的输出功率与40%以上的互作用效率.

3 mm波段二次谐波渐变复合腔回旋管的非线性模拟

利用含电流的传输线方程,并在考虑多模注波互作用及多模耦合的情况下,利用自主开发的多模高次谐波渐变结构复合腔回旋管的注波互作用数值模拟软件,对3 mm波段二次谐波渐变复合腔回旋管进行了自洽非线性模拟,分析了H02 H03模式对下磁场系数、电流、电子注速度比对注波互作用效率的影响。计算结果表明,在合适的腔体结构尺寸下,以及合适的磁场系数、电流、速度比下,注波互作用效率可达27%。

双阳极磁控注入枪束流特性的研究

介绍了用于 34GHz基波回旋速调管的双阳极磁控注入枪的结构特点 ,为了准确分析磁控注入枪的束流特性 ,建立了阴极表面理论模型 ,用新编制的程序模拟了电子轨迹。模拟和测量结果显示磁场对磁控注入枪的束流有影响 。

大回旋cusp电子注数值模拟

新一代宽带、高增益、大功率回旋行波管需要新型的电子注,而大回旋cusp电子注为其实现提供了可能。对大回旋cusp电子注进行系统理论分析,建立了大回旋cusp电子注的物理模型,在理论分析基础上进行了大量数值计算和模拟优化,并对大回旋cusp电子枪设计中的影响因素进行探讨。设计出一支低速度零散、高速度比、低纹波,适用于高次谐波的高功率(54 kV,2.7 A)cusp电子枪。

双频工作同轴双电子注回旋管的理论与实验研究（英文）

该文章研究双频工作同轴双电子注回旋管。数值计算和粒子模拟结果表明同轴双电子注回旋管可以同时工作在两个不同的频率,且由于两个电子注间的非线性耦合,高次回旋谐波所对应模式的功率显著增强。完成了双频工作的同轴双电子注回旋管的原理样管加工并进行了验证性实验,实验测得两个工作频率分别为0.11 THz和0.22 THz,输出功率20 k W,并提出了一种分离双频工作同轴双电子注回旋管中两个不同频率电磁波功率的方法。

S波段相对论速调管放大器同轴输出腔的数值模拟

介绍了S波段强流相对论速调管放大器(RKA)同轴输出腔内束波转换效率和腔主要参数的计算、微波提取的粒子模拟和优化以及实验。模拟计算时,采用单间隙的同轴输出腔,束压580 kV、束流4 kA的环行电子束,基波调制深度为80%,利用3维粒子程序得到约500 MW的微波输出功率,效率21.5%。将该模拟结果应用于实验的设计,实验中采用束压550 kV、束流4 kA的电子束得到功率500 MW、脉宽120 ns的输出微波,束波转换效率22.7%,实验结果与模拟结果吻合较好。

回旋管单阳极电子枪计算机辅助设计

根据回旋管对电子枪的要求,采用综合法和分析法设计了该单阳极磁控注入电子枪。编制了一套大型的计算程序,利用计算机辅助设计,给出了电极形状、电子轨迹与电子注参量。计算表明,这种电子枪具有速度零散小、层流性较好、体积小等特点。该枪已用于制管实验中。由热测实验表明,它具有明显的优点,并获得了127kW的峰值功率和超过10%的效率。

回旋电子束横纵速度比测试技术

通过对回旋电子束形成的电位和电场分布,推导出电子束横纵速度比测量的计算式。提出将电子束作传输线内导体等效,采用陶瓷电容分压器来测量速度比的方法。介绍了该测量装置的设计和加工工艺,及陶瓷电容分压器的标定方法和结果分析,并介绍了初步的原理性实验结果。该测试方法装置简单,测试电子束横纵速度比时不会破坏电子束的特性,能够做到在回旋管运行时在线测量,实时监测电子束质量。

回旋速调管放大器注-波互作用分析

给出了自洽非线性大信号理论分析方法,在理论分析和高频计算的基础上,建立了回旋速调管放大器注波互作用计算模型,对其进行数值计算。研究多种参量对放大器输出功率、增益、效率等的影响,通过优化得到了中心频率34GHz的四腔回旋速调管放大器设计方案。粒子模拟表明在工作电压65kV,注电流8A,电子注横向与纵向速度比为1.5时,输出功率230kW,带宽230MHz,电子效率45%,饱和增益33dB。

3mm低电压回旋管设计与模拟

设计了一种3mm低电压二次谐波渐变结构复合腔回旋管,采用二次回旋谐波工作可以在获得高效率的同时,降低工作磁场到基波工作所要求磁场的1/2,使磁场系统简单紧凑。选择工作电压为25kV,可以降低回旋管对绝缘的要求和供电系统的体积及重量;采用渐变结构复合腔控制模式竞争和提高效率;工作模式为低损耗的TE02/TE03模式,有利于连续波工作。通过对回旋管中谐振腔结构、模式竞争以及注—波互作用的研究,分析了高频结构特性、寄生模式的抑制和工作参数优化等问题,给出了模拟设计结果。

双注磁控注入电子枪

为了增加回旋管的功率,采用双注磁控注入电子枪产生相对论电子注。与双阳极磁控注入电子枪相比,双注磁控注入电子枪产生双束电子注,在不影响电子注质量的基础上,增加电子枪的电流;电子枪产生相同电流时,双注磁控注入电子枪电子注电流小,电子注电子之间的空间电荷效应小,能够降低电子注的速度零散,提高电子注的质量。采用MAGIC软件数值模拟双注磁控注入电子枪,设计出一支大束流、低速度零散的双注磁控注入电子枪。

大回旋电子束双磁会切电子枪的设计

分析了Ka波段二次谐波回旋行波管双磁会切电子枪的理论模型,计算了电子枪的设计参数;采用EGUN软件进行模拟,设计出了产生大回旋电子束的双磁会切电子枪。该枪电压为70 kV,电流为3.35 A,电子束横纵速度比为1.62,速度零散为4.2%。给出了电子束速度比、速度零散沿轴线的分布,进而讨论了阳极电压对电子束性能的影响,结果表明选择适当的阳极电压和阴极磁场对得到好的电子束参量作用明显。

真空管雷达发射机的现状和发展趋势

多年来国内研制的真空管雷达发射机取得了较大的进展,工作频率从P波段覆盖到Ka波段,平均功率从几百瓦到几十千瓦。未来的真空管发射机向高频段、大功率、宽带能力、高可靠性、超小体积重量等方向发展。文中回顾了近年来国内真空管雷达发射机的研制情况,重点介绍了未来需重点发展的大功率毫米波雷达发射机、大功率速调管发射机、大功率多注速调管发射机、微波功率模块、机载大功率火控雷达发射机及新体制、新管型发射机的进展及发展趋势。

回旋管双阳极磁控注入电子枪分析与数值计算

根据回旋管对电子枪的要求 ,考虑相对论效应和空间电荷效应 ,编制了一套大型的计算程序 .利用计算机辅助设计 ,计算出了电极形状、电子轨迹与电子注参量 .计算表明 ,这种电子枪具有速度零散小、层流性较好、体积小等优点 .

大回旋电子注双磁会切电子枪的数值模拟

该文分析了双磁会切电子枪的理论模型,建立了会切磁场模型,采用EGUN和MAGIC模拟,设计出了产生大回旋电子注的双磁会切电子枪,该枪的电子注速度比为1.38,轴向速度零散为3.7%。文中分析了电子注速度比、速度零散沿轴线的分布情况,进而讨论了不同的会切磁场变换宽度对电子注参量所带来的影响,为双磁会切电子枪设计的参量选择提供了依据。