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用于太赫兹源粒子模拟的有限电导率模块研制 被引量：6
1
作者 董烨 董志伟 +3 位作者 杨温渊 张芳 陈军 周海京 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1419-1426,共8页
针对THz频段微电真空器件波导壁面材料电导率及加工粗糙度引发损耗的模拟需求,研制了有限电导率模块,并将其添加进三维全电磁粒子模拟大规模并行程序NEPTUNE3D。介绍了有限电导率的时域有限差分显格式及时谐场近似解方法,针对上述方法... 针对THz频段微电真空器件波导壁面材料电导率及加工粗糙度引发损耗的模拟需求,研制了有限电导率模块,并将其添加进三维全电磁粒子模拟大规模并行程序NEPTUNE3D。介绍了有限电导率的时域有限差分显格式及时谐场近似解方法,针对上述方法的优缺点,提出了基于扩散方程隐格式的有限电导率模块算法,该算法具备无条件稳定、普适性好的优点。利用矩波导常见电磁波模传输损耗算例,测试了自编的有限电导率模块,测试结果与理论值及同类商业电磁软件计算结果进行了比对,验证了模块的可靠性。利用添加有限电导率的三维全电磁粒子模拟程序NEPTUNE3D,模拟了材料电导率以及表面粗糙度对0.22THz折叠波导行波管性能的影响,模拟结果表明,材料电导率及表面粗糙度会显著降低器件输出功率和增益水平。综合色散关系、耦合阻抗、衰减常数等因素,给出了器件结构参数设计建议,并指出:通过增加电子束流、注入信号功率以及慢波结构周期数目等方式可一定程度上提高器件输出功率水平。 展开更多
关键词 高功率微波 三维全电磁粒子模拟 有限电导率 表面粗糙度 太赫兹折叠波导行波管
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能散度与发射度模块在太赫兹FWTWT模拟中的应用 被引量：1
2
作者 董烨 董志伟 +2 位作者 杨温渊 张芳 周海京 《太赫兹科学与电子信息学报》 2013年第5期664-669,共6页
研制了三维全电磁粒子模拟大规模并行程序NEPTUNE3D的能散度和发射度模块,主要用于评估电子出射速度和方向分布对太赫兹折叠波导行波管(FWTWT)性能的影响。将能散度和发射度模块应用到0.22 THz的FWTWT器件粒子模拟中,结果表明:能散度主... 研制了三维全电磁粒子模拟大规模并行程序NEPTUNE3D的能散度和发射度模块,主要用于评估电子出射速度和方向分布对太赫兹折叠波导行波管(FWTWT)性能的影响。将能散度和发射度模块应用到0.22 THz的FWTWT器件粒子模拟中,结果表明:能散度主要通过改变器件束压范围,使其偏离束波互作用共振电压范围,导致器件性能下降;发射度反映电子发射角的发散,同时影响纵向与横向电子速度,电子横向速度的增加导致其更易碰撞通道内壁,使电子总数下降,导致器件性能下降;若束压保持不变,电子横向速度的增加势必导致轴向速度的减小,破坏束波同步条件,导致器件性能进一步下降。 展开更多
关键词 三维全电磁粒子模拟 能散度与发射度模块 太赫兹折叠波导行波管 大规模并行计算
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有限电导率模块在THz折叠波导行波管模拟中的验证和确认
3
作者 董烨 董志伟 +2 位作者 杨温渊 张芳 周海京 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期196-200,共5页
采用与同类商业软件比对的方法，在THz折叠波导行波管算例中对自编NEPTUNE3D程序的有限电导率模块进行有效验证和确认，包括冷腔损耗与计及损耗的热腔增益。比对结果表明：冷腔损耗计算相对误差在3％～4％左右，计及损耗的热腔最佳增益... 采用与同类商业软件比对的方法，在THz折叠波导行波管算例中对自编NEPTUNE3D程序的有限电导率模块进行有效验证和确认，包括冷腔损耗与计及损耗的热腔增益。比对结果表明：冷腔损耗计算相对误差在3％～4％左右，计及损耗的热腔最佳增益相对误差及最佳工作电压漂移相对误差均在2％左右。通过不同软件、冷腔损耗与热腔增益的比对，验证了有限电导率模块正确性和可靠性。此外，还对加工因素导致结构参数变化对冷腔损耗特性影响，做了规律性讨论。 展开更多
关键词 有限电导率模块 三维全电磁粒子模拟 太赫兹折叠波导行波管 验证与确认
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