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基于双排矩形梳状慢波结构的W波段宽频带行波管模拟研究 被引量:6
1
作者 刘青伦 王自成 刘濮鲲 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期196-202,共7页
提出采用圆形电子注和双排矩形梳状慢波结构作为W波段宽频带行波管注波互作用回路.对该慢波回路的"冷"态特性、输入输出结构等方面进行了模拟仿真和分析,研究结果表明,该结构色散特性较好,带宽较宽;通过调整双排矩形梳状慢波... 提出采用圆形电子注和双排矩形梳状慢波结构作为W波段宽频带行波管注波互作用回路.对该慢波回路的"冷"态特性、输入输出结构等方面进行了模拟仿真和分析,研究结果表明,该结构色散特性较好,带宽较宽;通过调整双排矩形梳状慢波结构之间的距离和电子注通道半径的尺寸,圆形电子注系统取得了和带状注系统相同的耦合阻抗;且该结构传输特性较好,优化后整管的驻波比能在较宽的频带内保持在2以下.此外,对该慢波系统的大信号理论计算和PIC粒子模拟结果一致.在50 mW驱动功率下,输出功率在10 GHz带宽内大于40 W,增益高于29 dB. 展开更多
关键词 双排矩形慢波结构 W波段 宽频带 行波管
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0.22THz高效率行波管的互作用计算 被引量:4
2
作者 王自成 唐伯俊 +2 位作者 谢文球 田宏 董芳 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期82-87,共6页
利用CST Microwave Studio计算双排矩形梳状慢波结构的色散并据此确定了0.22THz左右频段(D波段)行波管用慢波结构的尺寸参数.将相速再同步技术应用于基于双排矩形梳状慢波结构的D 波段行波管中,用CSTPIC模拟计算了4例具有不同周期构型... 利用CST Microwave Studio计算双排矩形梳状慢波结构的色散并据此确定了0.22THz左右频段(D波段)行波管用慢波结构的尺寸参数.将相速再同步技术应用于基于双排矩形梳状慢波结构的D 波段行波管中,用CSTPIC模拟计算了4例具有不同周期构型的D波段行波管.结果证实:对于无集中衰减器的D波段行波管,在218-232GHz范围内,相速再同步技术使得输出功率从10-13 W 提高到19-28 W,电子效率从1.4%-2.2%提高到2.6%-3.9%;对于具有集中衰减器D波段行波管,在218-232GHz范围内,相速再同步技术使得输出功率从8-16.8 W 提高到32-41 W,电子效率从1.5%-2.8%提高到4.4%-5.7%.此外,无论行波管有无集中衰减器,相速再同步技术都明显改善了行波管的增益平坦度. 展开更多
关键词 D波段行波管 相速再同步技术 双排矩形慢波结构 色散 PIC模拟
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W波段行波管的高效率方法 被引量:1
3
作者 王自成 李海强 +2 位作者 谢文球 田宏 马思园 《微波学报》 CSCD 北大核心 2014年第S1期394-397,共4页
将相速再同步技术引入基于双排矩形梳状慢波结构的W波段行波管中,利用CST计算了所需不同周期的慢波结构的色散和偶合阻抗,在此基础上用MTSS模拟计算了注波互作用。结果证实:对于由两段周期均匀的慢波结构构成的W波段行波管,在90~98GHz... 将相速再同步技术引入基于双排矩形梳状慢波结构的W波段行波管中,利用CST计算了所需不同周期的慢波结构的色散和偶合阻抗,在此基础上用MTSS模拟计算了注波互作用。结果证实:对于由两段周期均匀的慢波结构构成的W波段行波管,在90~98GHz范围内输出功率为48.92W^56.44W,电子效率为6.04%~6.96%,增益大于49d B;而对于由7段周期跳变的慢波结构构成的W波段行波管,在90~98GHz范围内输出功率为57.06W^98W,电子效率为6.98%~11.99%,增益大于50d B;两者相比,电子效率提高1%~4%。 展开更多
关键词 W波段行波管 相速再同步技术 双排矩形慢波结构 色散 耦合阻抗
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基于场匹配法的双排矩形栅慢波结构高频特性研究 被引量:9
4
作者 刘青伦 王自成 +1 位作者 刘濮鲲 董芳 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第24期206-213,共8页
本文运用场匹配法对具有任意位错的双排矩形栅慢波结构的场分布、色散特性及耦合阻抗进行了研究.研究结果表明,场匹配法推导的色散特性与仿真软件CST和HFSS计算的结果完全一致,耦合阻抗介于CST和HFSS之间.在此基础上,详细研究了上下两... 本文运用场匹配法对具有任意位错的双排矩形栅慢波结构的场分布、色散特性及耦合阻抗进行了研究.研究结果表明,场匹配法推导的色散特性与仿真软件CST和HFSS计算的结果完全一致,耦合阻抗介于CST和HFSS之间.在此基础上,详细研究了上下两排系统之间位错对色散特性及耦合阻抗的影响.当位错严格为半个周期时,第一阻带消失,第一个模式最高截止频率与第二个模式最低截止频率重叠,发生简并;当位错为0.45倍周期时,在保证耦合阻抗不变的情况下,基模的通带虽降低了2.8GHz,但阻带却增大了7.9GHz,从而可以有效避免简并及模式竞争的发生. 展开更多
关键词 场匹配法 双排矩形慢波结构 色散特性 耦合阻抗
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一种220 GHz分布作用速调管的高频系统模拟 被引量:2
5
作者 王自成 曲兆伟 +3 位作者 尚新文 曹林林 唐伯俊 肖刘 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期30-37,共8页
对一种基于双排矩形波导慢波结构(SDRWS)结构的3腔EIK进行了详细计算机模拟计算,通过对基于SDRWS结构的EIK用输入输出腔的 S 11 的模拟计算及对分布作用速调管用中间腔的本征频率的模拟计算,初步确定了EIK用输入输出腔及中间腔的结构参... 对一种基于双排矩形波导慢波结构(SDRWS)结构的3腔EIK进行了详细计算机模拟计算,通过对基于SDRWS结构的EIK用输入输出腔的 S 11 的模拟计算及对分布作用速调管用中间腔的本征频率的模拟计算,初步确定了EIK用输入输出腔及中间腔的结构参数,进而对EIK进行了 PIC 互作用模拟计算,结果表明:该EIK的3 dB工作频带为219.5~220.5 GHz,3 dB带宽为1 GHz,最大功率为456 W,最大增益为40.06 dB。在此基础上,通过调整中间腔的波导头宽度以进行参差调谐,用PIC互作用模型模拟计算研究了中间腔谐振频率对EIK整体性能的影响。结果表明,EIK的3 dB工作频带主要由输入输出腔的通频带决定,而中间腔的谐振频率也具有重要影响。当中间腔的谐振频率分别处于输入输出腔的通频带的低频端或高频端时,可以使EIK的3 dB工作频带向低频端或高频端得到一定程度展宽;当中间腔的谐振频率高于输入输出腔的通频带的高频端时,EIK的增益在其3 dB工作频带内较为平坦,EIK的输出信号在其3 dB工作频带内比较稳定,频谱的纯净程度较好。参差调谐的最终结果表明,当中间腔的波导头宽度为0.747 mm时,EIK获得了接近最优的性能,3 dB工作频带为219.5~220.0 GHz,3 dB带宽扩展到1.2 GHz,最大功率为630 W,相应的最大电子效率为11.3%,最大增益为47 dB。 展开更多
关键词 分布作用速调管 参差调谐 双排矩形波导慢波结构 宽频带 PIC模拟
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双排矩形波导慢波结构W波段行波管 被引量:1
6
作者 王自成 唐伯俊 +2 位作者 李海强 田宏 董芳 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期67-71,共5页
利用CST PIC计算了基于双排矩形波导慢波结构的W波段行波管的注波互作用,在采用10kV,70mA的电子注的条件下,在92~97GHz范围内,输出功率大于35 W,增益大于30dB,电子效率约为5%。即使在10kV较低的电压下,双排矩形波导慢波结构的尺寸仍然较... 利用CST PIC计算了基于双排矩形波导慢波结构的W波段行波管的注波互作用,在采用10kV,70mA的电子注的条件下,在92~97GHz范围内,输出功率大于35 W,增益大于30dB,电子效率约为5%。即使在10kV较低的电压下,双排矩形波导慢波结构的尺寸仍然较大,有利于降低制造难度。提出了一种基于电火花线切割的加工制造工艺,成功制造了双排矩形波导慢波结构部件。在92~97GHz范围内对所需盒形窗和电子枪进行了计算机模拟,设计、加工了盒形窗和电子枪的相关零件,制造了相关部件。将慢波结构部件和输能窗部件组装起来进行了冷测,驻波比在90~100GHz范围内小于2.067。 展开更多
关键词 W波段行波管 双排矩形波导慢波结构 盒形窗 PIC模拟
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基于SDRWS的340 GHz返波管的计算机模拟
7
作者 王自成 尚新文 +3 位作者 李联炳 曹林林 唐伯俊 肖刘 《太赫兹科学与电子信息学报》 北大核心 2020年第6期967-973,共7页
采用计算机模拟的方法对一种基于双排矩形波导慢波结构(SDRWS)的340 GHz返波管进行详细研究。首先对返波管所需的电子枪和永磁聚焦系统进行计算机模拟,结果表明,永磁聚焦系统与电子枪相结合,能够产生并维持14~17 kV,43.4 mA的电子注和18... 采用计算机模拟的方法对一种基于双排矩形波导慢波结构(SDRWS)的340 GHz返波管进行详细研究。首先对返波管所需的电子枪和永磁聚焦系统进行计算机模拟,结果表明,永磁聚焦系统与电子枪相结合,能够产生并维持14~17 kV,43.4 mA的电子注和18~21 kV,56.1 mA的电子注,且电子注电压在14~21 kV之间时,电子注在慢波结构区域的最大半径小于0.08 mm,半径波动最大值为0.034 mm。利用所计算的电子注,对基于SDRWS的340 GHz返波管进行互作用计算,结果表明,当电子注电压在14~21 kV之间调谐时,输出电磁波在326~352.6 GHz之间,输出功率大于2 W。同时,SDRWS的电子注通道半径为0.09 mm,相对较大,降低了返波管的制造难度。 展开更多
关键词 返波管 双排矩形波导慢波结构 永磁聚焦系统 粒子模拟
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基于相位再同步技术的W波段高效率分布作用振荡器的研究 被引量:1
8
作者 王自成 尚新文 +2 位作者 曹林林 唐伯俊 肖刘 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期211-220,共10页
对基于12个周期的交错双排矩形波导慢波结构(staggered double rectangular waveguide slow wave structure,简记为SDRWSWS)的单谐振腔94.5GHz分布作用振荡器(extended interaction oscillator,EIO)进行了计算机模拟,给出了通过计算机... 对基于12个周期的交错双排矩形波导慢波结构(staggered double rectangular waveguide slow wave structure,简记为SDRWSWS)的单谐振腔94.5GHz分布作用振荡器(extended interaction oscillator,EIO)进行了计算机模拟,给出了通过计算机模拟确定谐振腔结构参数及电子注参数的方法和步骤。提出了"相位再同步"的高效率方法,将谐振腔中从电子注输入端数起的第5~6个周期的慢波结构的周期降低到原来的90%左右,改变了谐振腔中轴向电场强度的分布,使轴向电场强度在远离输出口一端相对降低,而在靠近输出口一端相对升高,有助于电子注的调制随着电子注的行进而加强;同时,使在靠近输出口一端的轴向电场强度的相位增大了51.6°,从而与电子注的空间电荷波的相位保持同步并从电子注提取更多能量。计算机模拟结果证实,采用该技术的分布作用振荡器的功率和电子效率都得到显著提高,改善最大的数值是原来的2倍以上。 展开更多
关键词 分布作用振荡器 相位再同步技术 交错双排矩形波导慢波结构 电子效率
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