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长脉冲相对论速调管中束流脉冲缩短的研究 被引量:29
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作者 黄华 范植开 +3 位作者 谭杰 马乔生 甘延青 常安碧 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期1129-1135,共7页
L波段长脉冲相对论速调管放大器研究中 ,长脉冲强流相对论电子束 (IREB)经过输入腔和中间腔间隙后的脉冲缩短问题 .分析了造成束流脉冲缩短的主要机理之一是高频系统的角向非均匀模式与电子束相互作用而使得束流扩散形成的 ,并经过实验... L波段长脉冲相对论速调管放大器研究中 ,长脉冲强流相对论电子束 (IREB)经过输入腔和中间腔间隙后的脉冲缩短问题 .分析了造成束流脉冲缩短的主要机理之一是高频系统的角向非均匀模式与电子束相互作用而使得束流扩散形成的 ,并经过实验参数的调节 ,减轻了长脉冲IREB的脉冲缩短问题 ,得到了较强的基波调制电流 .从长脉冲加速器引出 50 0kV ,3 5kA ,1 3 μs的电子束 ,经过输入腔和两个群聚腔的调制后 ,得到了 2 0kA的基波调制电流 ,束流脉冲宽度由 0 3 μs增加到 1μs 。 展开更多
关键词 速调管放大器 脉冲缩短 高功率微波 长脉冲强流相对论电子束 束流扩散 脉冲宽度
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高功率微波器件中脉冲缩短现象的粒子模拟 被引量:17
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作者 宫玉彬 张章 +3 位作者 魏彦玉 孟凡宝 范植开 王文祥 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2004年第11期3990-3995,共6页
脉冲缩短是高功率微波器件的一个普遍现象 ,它阻碍了输出微波能量的进一步提高 ,是高功率微波研究领域中急待解决的问题 .以相对论返波管作为研究对象 ,运用粒子模拟的方法 ,研究了器件表面的爆炸发射、电子束电压和电流的脉动对输出微... 脉冲缩短是高功率微波器件的一个普遍现象 ,它阻碍了输出微波能量的进一步提高 ,是高功率微波研究领域中急待解决的问题 .以相对论返波管作为研究对象 ,运用粒子模拟的方法 ,研究了器件表面的爆炸发射、电子束电压和电流的脉动对输出微波性能的影响 ,从中得到了一些有益的结论 ,指出由强电场引起的慢波系统表面的爆炸发射是产生脉冲缩短的重要因素 ,电子束电流和束电压的脉动也会引起脉冲缩短 。 展开更多
关键词 脉冲缩短 高功率微波器件 粒子模拟 慢波系统 相对论返波管 发射 电子束 克服方法 现象 结论
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S波段长脉冲相对论速调管放大器的实验研究 被引量:14
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作者 黄华 范植开 +9 位作者 孟凡宝 谭杰 罗光耀 曹绍云 雷禄蓉 吴勇 李正红 周海京 张北镇 李春霞 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期990-994,共5页
介绍了S波段强流长脉冲相对论速调管放大器(RKA)的高频系统设计、长脉冲强流相对论电子束(IREB)的调制及微波提取等方面的实验研究结果。重点阐述了长脉冲IREB调制和输出微波中的自激振荡问题。通过采用高阶工作模式以及参差模式设置的... 介绍了S波段强流长脉冲相对论速调管放大器(RKA)的高频系统设计、长脉冲强流相对论电子束(IREB)的调制及微波提取等方面的实验研究结果。重点阐述了长脉冲IREB调制和输出微波中的自激振荡问题。通过采用高阶工作模式以及参差模式设置的谐振腔、提高系统安装的同心度和调节电子束参数等措施,使自激振荡得到了抑制。采用550 kV,4 kA及210 ns的环行电子束,经过优化调节RKA参数,使强流调制电子束流脉宽由50 ns增加到150 ns,同时得到了3.2 kA的基波调制电流。从该RKA得到了峰值功率580MW、脉宽140 ns的输出微波,束波转换效率26%,增益34 dB。 展开更多
关键词 相对论速调管放大器 强流相对论电子束 脉冲缩短 自激振荡 S波段 长脉冲
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长脉冲相对论速调管放大器杂频振荡的分析与抑制 被引量:13
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作者 黄华 罗雄 +3 位作者 雷禄容 罗光耀 张北镇 金晓 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1473-1477,共5页
分析了S波段长脉冲相对论速调管放大器(RKA)输出微波杂频振荡和功率波形包络振荡的主要根源,采用粒子模拟程序对RKA电子束尺寸和阻抗、群聚距离、输出腔有载Q值、引导磁场、注入微波等参数的调节,有效抑制了杂频振荡.根据分析结果开展... 分析了S波段长脉冲相对论速调管放大器(RKA)输出微波杂频振荡和功率波形包络振荡的主要根源,采用粒子模拟程序对RKA电子束尺寸和阻抗、群聚距离、输出腔有载Q值、引导磁场、注入微波等参数的调节,有效抑制了杂频振荡.根据分析结果开展了相应的实验研究,得到了较好的实验结果,输出微波由300MW提高到540MW,脉宽由50ns提高到120ns,辐射微波重复频率20Hz,束波转换效率30%,杂频振荡得到了有效抑制. 展开更多
关键词 相对论速调管 杂频振荡 长脉冲 脉冲缩短
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X波段相对论返波管谐振反射器 被引量:12
5
作者 宋玮 陈昌华 +5 位作者 孙钧 张立刚 杨猛 陈鹏 张晓微 胡咏梅 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期853-856,共4页
基于TPG2000强流电子束加速器和带谐振反射器的相对论返波管振荡器,开展了X波段高功率微波产生实验研究,获得了功率约2.5 GW,脉宽约20 ns的微波输出。理论分析及模拟了不同倒角大小对谐振反射器的表面电场及截止性能的影响,并对不同倒... 基于TPG2000强流电子束加速器和带谐振反射器的相对论返波管振荡器,开展了X波段高功率微波产生实验研究,获得了功率约2.5 GW,脉宽约20 ns的微波输出。理论分析及模拟了不同倒角大小对谐振反射器的表面电场及截止性能的影响,并对不同倒角开展了实验研究。结果表明,对谐振反射器倒角可增加输出微波脉冲宽度,且随着倒角增加,微波脉宽增加,效率略有降低。在谐振反射器倒角5 mm情况下,利用电压900 kV,电流9 kA的强流电子束,实验获得了功率约2.5 GW、脉宽大于25 ns的微波输出。 展开更多
关键词 高功率微波 相对论返波管振荡器 谐振反射器 脉冲缩短
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长脉冲相对论速调管放大器的初步实验研究 被引量:8
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作者 黄华 范植开 +4 位作者 马乔生 谭杰 甘延青 常安碧 苏昶 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期915-919,共5页
 介绍了L波段长脉冲相对论速调管放大器(RKA)的强流相对论电子束(IREB)的调制及微波提取等方面的实验研究。重点分析了束流经过中间腔间隙调制后束流脉冲缩短和输出微波脉冲缩短问题,经过对注入微波、中间腔和输出腔等参数的调节,得到...  介绍了L波段长脉冲相对论速调管放大器(RKA)的强流相对论电子束(IREB)的调制及微波提取等方面的实验研究。重点分析了束流经过中间腔间隙调制后束流脉冲缩短和输出微波脉冲缩短问题,经过对注入微波、中间腔和输出腔等参数的调节,得到了比较强的基波调制电流和微波辐射。采用446kV 3.0kA 1.4μs的空心电子束,经过四腔放大后,得到381MW 200ns的辐射微波,束波转换效率28%,增益34dB。 展开更多
关键词 强流相对论电子束 束流调制 脉冲缩短 长脉冲相对论速调管放大器 微波器件
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强流短脉冲相对论速调管放大器实验研究 被引量:3
7
作者 黄华 孟凡宝 +6 位作者 常安碧 马乔生 张永辉 甘延青 陈代兵 罗敏 龚胜纲 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第10期1291-1294,共4页
 利用无箔空心石墨阴极和0.65T的脉冲引导磁场,从Sinus加速器二极管引出了电压约750kV、电流约8.6kA、脉宽40ns的环形电子束,经过输入腔和中间腔间隙调制后,得到了7kA/43ns的基波调制电流,经过输出腔间隙后,得到了2.1GW/15ns的最大微...  利用无箔空心石墨阴极和0.65T的脉冲引导磁场,从Sinus加速器二极管引出了电压约750kV、电流约8.6kA、脉宽40ns的环形电子束,经过输入腔和中间腔间隙调制后,得到了7kA/43ns的基波调制电流,经过输出腔间隙后,得到了2.1GW/15ns的最大微波输出功率,束波转换效率33%,最高增益为40dB,并发现脉冲缩短现象。 展开更多
关键词 相对论速调管放大器 强流短脉冲 强流相对论电子束 脉冲缩短 高功率微波
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X波段长脉冲同轴多注相对论速调管放大器的分析与设计 被引量:6
8
作者 刘振帮 金晓 +1 位作者 黄华 陈怀璧 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期565-571,共7页
为了提高相对论速调管放大器的工作频率、输出功率以及转换效率,结合三重轴相对论速调管和多注速调管的特点,采用三维电磁粒子模拟软件分析与设计了工作在X波段的长脉冲同轴多注相对论速调管放大器,通过优化设计有效地抑制了X波段长脉... 为了提高相对论速调管放大器的工作频率、输出功率以及转换效率,结合三重轴相对论速调管和多注速调管的特点,采用三维电磁粒子模拟软件分析与设计了工作在X波段的长脉冲同轴多注相对论速调管放大器,通过优化设计有效地抑制了X波段长脉冲相对论速调管放大器的自激振荡,避免了脉冲缩短现象的产生,使X波段相对论速调管放大器在长脉冲状态下能够稳定工作,在注入微波功率为70 kW、束压为600 kV、束流为5 kA、轴向引导磁感应强度为0.8 T的条件下,输出微波功率达到了1.23 GW,效率为41%,增益为42 dB. 展开更多
关键词 相对论速调管放大器 X波段 同轴多注 脉冲缩短
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Investigation of an X-band magnetically insulated transmission line oscillator 被引量:4
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作者 樊玉伟 钟辉煌 +6 位作者 李志强 舒挺 杨汉武 杨建华 王勇 罗玲 赵延宋 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2008年第5期1804-1808,共5页
An X-band magnetically insulated transmission line oscillator (MILO) is designed and investigated numerically and experimentally for the first time. The X-band MILO is optimized in detail with KARAT code. In simulat... An X-band magnetically insulated transmission line oscillator (MILO) is designed and investigated numerically and experimentally for the first time. The X-band MILO is optimized in detail with KARAT code. In simulation, the X-band MILO, driven by a 720 kV, 53 kA electron beam, comes to a nonlinear steady state in 4.0 ns. High-power microwaves (HPM) of TEM mode is generated with an average power of 4.1 GW, a frequency of 9.3 GHz, and power conversion efficiency of 10.870 in durations of 0-40 ns. The device is fabricated according to the simulation results. In experiments, when the voltage is 400 kV and the current is 50 kA, the radiated microwave power reaches about 110 MW and the dominating frequency is 9.7GHz. Because the surfaces of the cathode end and the beam dump are destroyed, the diode voltage cannot increase continuously. However, when the diode voltage is 400 kV, the average power output is obtained to be 700 MW in simulation. The impedance of the device is clearly smaller than the simulation prediction. Moreover, the duration of the microwave pulse is obviously shorter than that of the current pulse. The experimental results are greatly different from the simulation predictions. The preliminary analyses show that the generations of the anode plasma, the cathode flare and the anode flare are the essential cause for the remarkable deviation of the experimental results from the simulation predictions. 展开更多
关键词 magnetically insulated transmission line oscillator (MILO) high-power microwaves(HPM) pulse shortening
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微波射频场在微波管中产生爆炸电子发射特性初步分析 被引量:4
10
作者 罗皓飞 杨建华 +1 位作者 林加金 高飞 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期3024-3028,共5页
对微波射频场在微波管内引起的场致发射和爆炸电子发射及等离子体的产生进行了分析,推导了等离子体产生强度与微波振幅、材料的电阻率、热传导系数、质量密度和比热容之间的关系,得到了晶须温度分布的表达式,通过数值解析的方式总结出... 对微波射频场在微波管内引起的场致发射和爆炸电子发射及等离子体的产生进行了分析,推导了等离子体产生强度与微波振幅、材料的电阻率、热传导系数、质量密度和比热容之间的关系,得到了晶须温度分布的表达式,通过数值解析的方式总结出在远大于微波周期的时间尺度上晶须温度提高随时间线性上升。在模型所述材料特性下,温度的上升率达到了3.22×1010℃/s,在100ns量级就可以使晶须发生气化形成等离子体。 展开更多
关键词 场致发射 爆炸电子发射 脉冲缩短 频率 晶须 微波
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Ka波段TM_(02)模式低磁场相对论返波管初步实验研究 被引量:3
11
作者 王东阳 滕雁 +5 位作者 史彦超 李爽 吴平 邓昱群 杨德文 陈昌华 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期38-42,共5页
对Ka波段TM_(02)模式低磁场相对论返波管的结构特点、工作原理进行了介绍,详细分析了该器件以TM_(02)模工作的模式选择机制。通过粒子模拟,该器件在1T引导磁场下获得了功率为493MW、频率29.3GHz的微波输出,工作模式及频率与理论设计相... 对Ka波段TM_(02)模式低磁场相对论返波管的结构特点、工作原理进行了介绍,详细分析了该器件以TM_(02)模工作的模式选择机制。通过粒子模拟,该器件在1T引导磁场下获得了功率为493MW、频率29.3GHz的微波输出,工作模式及频率与理论设计相一致。随后,基于模拟中的结构参数开展了初步的实验研究,当二极管电压为580kV、电流为3.56kA、引导磁场1T时,获得了功率286MW、频率29.3GHz、脉宽约10ns的微波输出。实验获得的微波频率与数值模拟一致,但是微波功率与数值模拟结果有明显差异,并且微波脉冲后沿有明显的缩短,分析认为在低磁场下后端谐振腔链受到电子轰击是导致该问题的主要原因。 展开更多
关键词 相对论返波管 TM02模式 KA波段 低磁场 脉冲缩短
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S波段长脉冲相对论速调管放大器中杂模振荡导致的脉冲缩短抑制研究 被引量:3
12
作者 陈昭福 黄华 +6 位作者 常安碧 许州 何琥 雷禄容 胡进光 袁欢 刘振帮 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第23期380-385,共6页
研究了相对论速调管放大器中的脉冲缩短问题.分析表明杂模振荡是引起脉冲缩短的重要原因.利用粒子模拟对振荡的模式进行了分析,研究了振荡的机理,在粒子模拟中利用吸收介质对杂模实现了有效的抑制.最后,在实验中解决了相对论速调管放大... 研究了相对论速调管放大器中的脉冲缩短问题.分析表明杂模振荡是引起脉冲缩短的重要原因.利用粒子模拟对振荡的模式进行了分析,研究了振荡的机理,在粒子模拟中利用吸收介质对杂模实现了有效的抑制.最后,在实验中解决了相对论速调管放大器中的脉冲缩短问题,在输出微波峰值功率约为920 MW时将脉宽由77 ns提高到137 ns. 展开更多
关键词 相对论速调管放大器 脉冲缩短 杂模振荡
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充氦气对多波切伦柯夫振荡器工作特性的影响 被引量:2
13
作者 张军 钟辉煌 刘列 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第3期253-256,共4页
 采用PIC模拟方法,研究了具有谐振腔的多波切伦柯夫振荡器在充入不同密度的氦气下工作的物理过程,分析了等离子体产生物理机制及其对微波输出影响。结果表明,等离子体的产生是由于电子束对氦原子的碰撞电离及其雪崩效应引起的。由于电...  采用PIC模拟方法,研究了具有谐振腔的多波切伦柯夫振荡器在充入不同密度的氦气下工作的物理过程,分析了等离子体产生物理机制及其对微波输出影响。结果表明,等离子体的产生是由于电子束对氦原子的碰撞电离及其雪崩效应引起的。由于电离产生的正离子有利于束的传输和群聚,当在一定范围内增加氦气密度时,可减小微波起振时间,提高束波能量转换效率,但并不改变微波频率;进一步增大气体密度,微波起振时间增大、效率下降,甚至出现脉冲缩短现象。 展开更多
关键词 工作特性 氦气 多波切伦柯夫振荡器 PIC方法 雪崩效应 脉冲缩 高功率微波器件
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长脉冲相对论扩展互作用腔振荡器的初步研究 被引量:2
14
作者 黄华 罗雄 +4 位作者 雷禄容 罗光耀 张北镇 金晓 谭杰 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期1907-1912,共6页
提出并研制成功了基于渡越时间效应、并开耦合孔锁定的长脉冲、重复频率运行的相对论扩展互作用腔振荡器(relativistic extended interaction cavity oscillator,REICO).将理论分析、数值模拟和实验研究紧密结合,分析了长脉冲REICO实验... 提出并研制成功了基于渡越时间效应、并开耦合孔锁定的长脉冲、重复频率运行的相对论扩展互作用腔振荡器(relativistic extended interaction cavity oscillator,REICO).将理论分析、数值模拟和实验研究紧密结合,分析了长脉冲REICO实验中模式竞争和脉冲缩短的根源,提出了开耦合孔的三间隙扩展互作用腔结构,有效抑制了长脉冲束流调制的模式竞争和脉冲缩短问题,使调制束流脉宽由60ns提高到140ns,调制电流幅度由2kA提高到5kA,通过优化REICO参数,使器件的辐射微波功率和效率有了明显提高.采用580kV/4·8kA/210ns/20Hz的电子束驱动S波段REICO,实现了峰值功率大于400MW、频率2·89GHz、脉宽大于160ns、重复频率20Hz的辐射微波稳定输出,功率效率27%,能量效率23%.同时,初步开展了注入微波锁定的REICO研究,也获得了功率大于400MW、脉宽大于100ns的微波辐射. 展开更多
关键词 脉冲缩短 高功率微波 重复频率运行 长脉冲
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场致发射的温度效应对微波管爆炸电子发射的影响 被引量:2
15
作者 左应红 王建国 +2 位作者 范如玉 朱金辉 牛胜利 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期1236-1240,共5页
为研究场致发射的温度效应对微波管中爆炸电子发射过程的影响,在对比分析低温条件下的场致发射电流密度Fowler-Nordheim(FN)和一般的电子发射电流密度积分公式的基础上,利用细长圆柱形微凸起模型,重点考虑焦耳加热和热传导两个因素,编... 为研究场致发射的温度效应对微波管中爆炸电子发射过程的影响,在对比分析低温条件下的场致发射电流密度Fowler-Nordheim(FN)和一般的电子发射电流密度积分公式的基础上,利用细长圆柱形微凸起模型,重点考虑焦耳加热和热传导两个因素,编程计算得到了微凸起内部的温度分布和不同位置处温度随时间的变化。结果表明:场致发射的温度效应是一个重要影响因素,考虑温度对场致发射的影响后,微凸起内部各点的温度随时间呈非线性增长,且增长速率越来越大;在微波电场强度较弱时,若不考虑场致发射的温度效应而直接用FN公式表示的电流密度代入计算,会使爆炸发射延迟时间变短;当微波电场很强时,温度效应对爆炸发射延迟时间的影响则较小。 展开更多
关键词 场致发射 温度效应 爆炸电子发射 脉冲缩短 微凸起 微波管
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C波段长脉冲相对论返波管设计与实验 被引量:1
16
作者 曹亦兵 孙钧 +4 位作者 宋志敏 范志强 吴平 张余川 滕雁 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期47-50,共4页
从抑制强场击穿的角度出发,结合传统理论和相关粒子模拟方法,设计并优化了工作于C波段的长脉冲相对论返波管。模拟中,利用强流相对论电子束的空间电荷场效应,将3GW功率水平下电动力学结构表面的最大发射电场控制在700kV/cm以下。利用实... 从抑制强场击穿的角度出发,结合传统理论和相关粒子模拟方法,设计并优化了工作于C波段的长脉冲相对论返波管。模拟中,利用强流相对论电子束的空间电荷场效应,将3GW功率水平下电动力学结构表面的最大发射电场控制在700kV/cm以下。利用实验室700L脉冲功率驱动源平台开展了相关实验验证,实验结果表明,通过合理的结构设计,在功率3GW级水平下,C波段相对论返波管中的脉冲缩短问题能够得到有效抑制。实验中,当工作电压760kV、电流为9.0kA时,在4.23GHz频点处获得的输出微波功率为2.8GW,微波脉冲半高宽约101ns,功率转换效率约41%,实验结果与模拟结果吻合较好。 展开更多
关键词 高功率微波 相对论返波管 长脉冲 脉冲缩短 强场击穿
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Numerical Simulation of Pulse Shortening in RBWOs
17
作者 宫玉彬 章张 《Journal of Electronic Science and Technology of China》 2005年第1期34-39,共6页
Pulse shortening hinders improvement of microwave output energy for high power microwave tubes. So far, it is also an unresolved problem in the field of high power microwave devices.In this paper, relativistic backwar... Pulse shortening hinders improvement of microwave output energy for high power microwave tubes. So far, it is also an unresolved problem in the field of high power microwave devices.In this paper, relativistic backward wave tube (RBWO) is treated as an example to study the pulse shortening phenomena. The influences of gas existing in the tube and explosive emission in inner surface of RBWO are all investigated by means of the particle-in-cell method. Through the simulation results, it can be predicted that the background gas in the tube is one but not the most important factor resulting in pulse shortening, in order to broaden the pulse width of gas-filled RBWO, the pressure of the filled gas must be controlled in a proper value. The explosive emission in the surface of slow wave structure due to intense electric field is one of the most important factors causing pulse shortening in high power microwave tube. Some methods to overcome this kind of explosive emission are also given. 展开更多
关键词 high power microwave RBWO pulse shortening PARTICLE-IN-CELL
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数值模拟相对论返波管中电子注参数变化对脉冲缩短现象的影响(英文)
18
作者 张章 宫玉彬 《西南民族大学学报(自然科学版)》 CAS 2006年第2期303-307,共5页
脉冲缩短是高功率微波器件中普遍存在的现象,它妨碍了输出微波能量的进一步提高.迄今为止,它仍是高功率微波研究领域中一个尚待解决的问题.本文以相对论返波管为例,用数值模拟的方法研究了电子注参数改变对脉冲缩短现象的影响.研究表明... 脉冲缩短是高功率微波器件中普遍存在的现象,它妨碍了输出微波能量的进一步提高.迄今为止,它仍是高功率微波研究领域中一个尚待解决的问题.本文以相对论返波管为例,用数值模拟的方法研究了电子注参数改变对脉冲缩短现象的影响.研究表明,当该器件运行于脉宽小于100ns的短脉冲时,阴极所发射电子注的膨胀不是导致其中产生脉冲缩短现象的主要因素,但其运行于长脉冲时,则为一重要因素;电子注电压和电流的脉动也会引起脉冲缩短. 展开更多
关键词 pulse shortening high power microwave RBWO electron beam PARTICLE-IN-CELL
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磁绝缘线振荡器内气体碰撞电离数值模拟 被引量:1
19
作者 董烨 董志伟 +4 位作者 杨温渊 陈军 周前红 孙会芳 周海京 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期732-738,共7页
针对气体碰撞电离过程,介绍了蒙特卡罗碰撞(MMC)的处理方法,利用MMC方法编写了气体碰撞电离模块,将其移植到3维全电磁粒子模拟程序NEPTUNE之中,模拟了充有He气的磁绝缘线振荡器(MILO)。模拟结果表明:当He气密度较低时,电离的正离子由于... 针对气体碰撞电离过程,介绍了蒙特卡罗碰撞(MMC)的处理方法,利用MMC方法编写了气体碰撞电离模块,将其移植到3维全电磁粒子模拟程序NEPTUNE之中,模拟了充有He气的磁绝缘线振荡器(MILO)。模拟结果表明:当He气密度较低时,电离的正离子由于较重无法自由移动,形成了正离子通道,可以有效中和电子束空间电荷场,有利于电子束传输和群聚,提高了束波互作用效率,微波输出功率得到了明显提高,起振时间也有所缩短;当进一步增加He气密度时,电离碰撞增强,电子和离子数目会雪崩式增长,电子束由于碰撞增强而导致能散度增大,其负效应已经远大于中和空间电荷场的正效应,反而不利于电子束的群聚和共振,从而导致输出微波功率降低乃至截断,起振时间缩短是由于其在非雪崩阶段的正效应积累所致,但是随着负效应的增强起振功率不能得以维持,二极管最终将闭合。另外,还模拟了MILO填充空气、水蒸气及二氧化碳等多原子、多组分气体的碰撞电离物理过程。模拟结果显示,同压强情况下,填充空气、水蒸气及二氧化碳的脉冲缩短现象要比填充He气等较低原子序数气体的情况严重得多。 展开更多
关键词 高功率微波 蒙特卡罗碰撞 粒子模拟程序 磁绝缘线振荡器 脉冲缩短
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S波段长脉冲相对论速调管重复频率运行稳定性研究 被引量:1
20
作者 黄华 陈昭福 +6 位作者 袁欢 何琥 李士锋 刘振帮 罗光耀 王淦平 雷禄容 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期9-16,共8页
为了进一步提高S波段高功率强流长脉冲相对论速调管放大器(RKA)的重复频率稳频稳相运行的性能,采用实验结合理论和模拟的方法,分析了其主要制约因素,特别分析了造成器件脉冲缩短和重复频率运行不稳定等问题的根源。研究结果表明,RKA中... 为了进一步提高S波段高功率强流长脉冲相对论速调管放大器(RKA)的重复频率稳频稳相运行的性能,采用实验结合理论和模拟的方法,分析了其主要制约因素,特别分析了造成器件脉冲缩短和重复频率运行不稳定等问题的根源。研究结果表明,RKA中的中间腔和输出腔的电子反射、电子散焦轰击腔体鼻锥是造成脉冲缩短、重复频率运行不稳定的主要根源。通过采用大漂移管半径的器件结构、在漂移管中加载吸波材料以及引导磁场位形、采用电子发射较均匀的碳/碳复合阴极材料等措施,使杂频振荡、脉冲缩短和重复频率工作不稳定性等问题得到了明显减轻,输出微波相位稳定性得到显著提高。采用电压830 kV、束流7.7 kA、脉宽190 ns的环行电子束驱动S波段3腔RKA,重复频率25 Hz运行得到了峰值功率1.55 GW、脉宽163 ns、相位抖动18°(rms)的输出微波。 展开更多
关键词 高功率微波 相对论速调管 强流相对论电子束 相位稳定 脉冲缩短 重复频率运行
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