毫米波扩展互作用器件 被引量：11

1

作者 邢俊毅 冯进军 《真空电子技术》 2010年第2期33-37,共5页

扩展互作用器件是一种采用慢波谐振系统作为高频互作用电路的真空电子器件,是目前能够在毫米波亚毫米波段提供大功率输出的重要器件之一。本文给出了目前国内外毫米波亚毫米波段扩展互作用器件(EIK和EIO)技术的发展情况,并介绍了扩展互... 扩展互作用器件是一种采用慢波谐振系统作为高频互作用电路的真空电子器件,是目前能够在毫米波亚毫米波段提供大功率输出的重要器件之一。本文给出了目前国内外毫米波亚毫米波段扩展互作用器件(EIK和EIO)技术的发展情况,并介绍了扩展互作用器件在毫米波亚毫米波段的技术特点和最新研究趋势。 展开更多

关键词 扩展互作用速调管 扩展互作用振荡器 毫米波 太赫兹

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0．1THz折叠波导扩展互作用振荡器辐射源研究 被引量：4

2

作者 吴振华 张开春 刘盛纲 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第S2期151-153,共3页

介绍了以折叠波导为慢波结构的太赫兹扩展互作用振荡器,并对其进行了基本理论分析,给出了色散方程和耦合阻抗。并利用三维PIC粒子模拟软件对设计的腔体进行了三维模拟计算。结果显示,在输入电子注电压为20.6kV,电流为0.12A时,可得到频率... 介绍了以折叠波导为慢波结构的太赫兹扩展互作用振荡器,并对其进行了基本理论分析,给出了色散方程和耦合阻抗。并利用三维PIC粒子模拟软件对设计的腔体进行了三维模拟计算。结果显示,在输入电子注电压为20.6kV,电流为0.12A时,可得到频率为0.1THz、347W的脉冲输出功率,互作用效率达到13.9%。 展开更多

关键词 折叠波导 扩展互作用振荡器 太赫兹

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W波段带状注扩展互作用振荡器的粒子模拟 被引量：5

3

作者 陈玲 殷勇 +2 位作者 蒙林 李海龙 王彬 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期2869-2872,共4页

设计了一种工作在W波段的振荡器。采用宽高比值为2的薄矩形电子注降低空间电荷效应,周期耦合腔慢波线作为高频结构以增加功率容量,阶梯渐变矩形波导作为输出结构,使输出结构与高频结构匹配连接减少反射。利用三维PIC粒子模拟程序进行数... 设计了一种工作在W波段的振荡器。采用宽高比值为2的薄矩形电子注降低空间电荷效应,周期耦合腔慢波线作为高频结构以增加功率容量,阶梯渐变矩形波导作为输出结构,使输出结构与高频结构匹配连接减少反射。利用三维PIC粒子模拟程序进行数值模拟,分析慢波结构的周期数及周期长度对输出功率、频率及效率的影响。结果表明:当阴极电压为13.0～16.1kV时,谐振腔能正常工作;谐振腔周期数为9,阴极电压为15.7kV时输出功率和转换效率最大,输出峰值功率大于1.9kW,平均功率为980 W,频率为91.6GHz,转换效率达25%,输出频率随谐振腔周期长度的减小而增大。 展开更多

关键词 W波段 带状电子注 扩展互作用振荡器 粒子模拟

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同轴结构8mm扩展互作用振荡器的分析研究 被引量：3

4

作者 叶际若 鄢扬 +1 位作者 吴坚强 尹晓辉 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期213-217,共5页

为了克服扩展互作用振荡器采用实心电子注输出功率受限制的问题,本文设计了一种新型的同轴毫米波扩展互作用振荡器。采用MAGIC粒子模拟软件分别对高频系统和电子枪进行了数值模拟,分析了聚焦磁场、电子注电流、电压和内导体半径等工作... 为了克服扩展互作用振荡器采用实心电子注输出功率受限制的问题,本文设计了一种新型的同轴毫米波扩展互作用振荡器。采用MAGIC粒子模拟软件分别对高频系统和电子枪进行了数值模拟,分析了聚焦磁场、电子注电流、电压和内导体半径等工作参数对输出功率的影响。根据获得的工作参数的优化值对整管性能进行了模拟分析,给出了电子轴向动量沿轴向的相空间分布图、高频电压时间曲线、幅频特性图和输出波导截面上功率流的时间曲线图。整管模拟结果表明,该器件在8 mm波段能产生频谱特性良好、输出功率达14.5 kW的微波输出。 展开更多

关键词 扩展互作用振荡器 同轴结构高频系统 数值模拟 环形注电子枪

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W波段新型带状注扩展互作用振荡器的设计

5

作者 薛谦忠 王瀚 刘克刚 《微波学报》 CSCD 北大核心 2023年第S01期143-144,共2页

设计了一种W波段新型带状注扩展互作用振荡器。为了进一步提升扩展互作用振荡器的功率水平,提出了一种适配于带状注的新型工字形间隙高频结构,通过高频特性计算分析,采用工字形间隙的多间隙谐振腔比传统矩形间隙谐振腔具有更大的有效特... 设计了一种W波段新型带状注扩展互作用振荡器。为了进一步提升扩展互作用振荡器的功率水平,提出了一种适配于带状注的新型工字形间隙高频结构,通过高频特性计算分析,采用工字形间隙的多间隙谐振腔比传统矩形间隙谐振腔具有更大的有效特性阻抗,表现出更强的功率输出潜力。最终设计了一种七间隙单腔振荡器电路,仿真结果表明在直流电压为45.2kV、电流为1.4A的带状注驱动下,电路稳定输出功率5.6kW,电子效率为8.8%。 展开更多

关键词 W波段 带状注 扩展互作用振荡器 工字形间隙

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THz扩展互作用振荡器的多段式折叠波导高频结构注波互作用分析 被引量：1

6

作者 高云云 刘文鑫 +1 位作者 王勇 朱觉远 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1069-1074,共6页

为了提高大赫兹扩展互作用振荡器(EIO)的输出功率,改进了两段式折叠波导慢波结构,并提出了三段式折叠波导新型慢波结构。分析了折叠波导的色散特性,通过进行三维粒子模拟,研究了单段式、两段式和三段式折叠波导的输出特性。单段式折叠波... 为了提高大赫兹扩展互作用振荡器(EIO)的输出功率,改进了两段式折叠波导慢波结构,并提出了三段式折叠波导新型慢波结构。分析了折叠波导的色散特性,通过进行三维粒子模拟,研究了单段式、两段式和三段式折叠波导的输出特性。单段式折叠波导EIO最大输出功率为46 W,改进后两段式EIO输出功率提升了84.8%到86 W,并比改进前提高了10.3%,三段式EIO输出功率比单段式提高了143.5%,达到112 W。采用多段式折叠波导作为EIO的慢波结构比单段式具有显著的优越性。 展开更多

关键词 太赫兹 扩展互作用振荡器 两段式 三段式 折叠波导

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MOEA/D算法在扩展互作用振荡器优化设计中的应用研究

7

作者 边书榕 宋韵哲 +3 位作者 傅文想 郑华 刘谨明 崔健 《工业技术创新》 2022年第5期108-115,共8页

扩展互作用振荡器(EIO)是一种新型真空电子器件,在其优化设计中,如何实现高频率、宽带宽、短结构等多个设计目标的共渡问题,成为该类真空电子器件的研究重点。以W波段哑铃型多间隙耦合腔作为理论模型,基于谐振腔自激饱和基本原理和一维... 扩展互作用振荡器(EIO)是一种新型真空电子器件,在其优化设计中,如何实现高频率、宽带宽、短结构等多个设计目标的共渡问题,成为该类真空电子器件的研究重点。以W波段哑铃型多间隙耦合腔作为理论模型,基于谐振腔自激饱和基本原理和一维电子圆盘模型下的注—波互作用方程,推演出适用于EIO的一维非线性自洽方程组;结合MOEA/D多目标优化算法,得到针对多个设计目标的EIO自动优化程序。以95 GHz W波段EIO作为示例,选择EIO输出功率、瞬时带宽和互作用结构长度三个目标作为解向量,选择间隙长度、耦合腔周期长度、谐振腔外观品质因数、电子注半径、工作电压、工作电流、间隙个数七个参数作为决策向量,描述了优化设计过程。该优化设计方案能够迅速跳出输出功率为零的陷阱,提高优化速度,得到输出功率为1 100~2 400 W,瞬时带宽为61~475 MHz,互作用结构长度为3.7 mm、4.5 mm、5.4 mm、6.2 mm、7.0 mm五段附近、对应间隙个数依次为5~9的Pareto解集,为真空电子器件优化设计人员在实际应用中提供了更多的选择。 展开更多

关键词 扩展互作用振荡器 多目标优化 MOEA/D算法 共渡问题 PARETO解集

原文传递

基于OpenMP的3维粒子模拟并行计算 被引量：1

8

作者 廖臣 李正浩 +3 位作者 周俊 刘大刚 张开春 刘盛纲 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1919-1924,共6页

基于OpenMP标准分别设计了粒子模拟方法中电磁场计算、粒子运动求解、电荷密度和电流密度更新的并行计算实现算法。在多核计算机上对所设计并行算法进行了性能测试和分析,根据分析结果在3维并行粒子模拟软件CHIPIC3D上实现了基于OpenMP... 基于OpenMP标准分别设计了粒子模拟方法中电磁场计算、粒子运动求解、电荷密度和电流密度更新的并行计算实现算法。在多核计算机上对所设计并行算法进行了性能测试和分析,根据分析结果在3维并行粒子模拟软件CHIPIC3D上实现了基于OpenMP的并行计算功能,并应用其对一种扩展互作用振荡器进行了基于OpenMP的并行模拟和基于OpenMP/MPI混合模式的并行模拟。模拟结果表明并行算法正确并能取得较高的加速比。 展开更多

关键词 粒子模拟 OPENMP 并行计算 扩展互作用振荡器

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一种径向扩展互作用振荡器结构研究

9

作者 甘雨辰 《真空电子技术》 2017年第2期47-51,共5页

提出并研究了一种具有结构紧凑、散热性好、输出功率大等特点的新型扩展互作用结构——径向扩展互作用振荡器(EIO),并推导了小信号理论。利用电磁仿真软件分析了径向EIO高频结构中的谐振特性与场分布,并采用MAGIC粒子模拟软件开展了注... 提出并研究了一种具有结构紧凑、散热性好、输出功率大等特点的新型扩展互作用结构——径向扩展互作用振荡器(EIO),并推导了小信号理论。利用电磁仿真软件分析了径向EIO高频结构中的谐振特性与场分布,并采用MAGIC粒子模拟软件开展了注波互作用研究。研究结果表明在工作电压为3kV,电流为8.48A时,所设计的径向EIO输出功率达到1.85kW,热腔工作频率为12.84GHz,效率为7.3%。 展开更多

关键词 扩展互作用振荡器 径向注波互作用 小信号分析 电子光学系统

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8mm径向扩展互作用振荡器

10

作者 雷颜铭 鄢扬 傅文杰 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期493-496,共4页

提出并研究了一种具有结构紧凑、散热性好、输出功率大等特点的新型扩展互作用结构——径向扩展互作用振荡器(EIO),并推导了小信号理论.利用电磁仿真软件分析了径向EIO高频结构中的谐振特性与场分布,并采用三维粒子模拟软件开展了注波... 提出并研究了一种具有结构紧凑、散热性好、输出功率大等特点的新型扩展互作用结构——径向扩展互作用振荡器(EIO),并推导了小信号理论.利用电磁仿真软件分析了径向EIO高频结构中的谐振特性与场分布,并采用三维粒子模拟软件开展了注波互作用研究.研究结果表明在工作电压为5 k V,电流为8.48 A时,所设计的径向EIO输出功率达到2.6 k W,热腔工作频率为30.011 GHz,效率为6.1%. 展开更多

关键词 扩展互作用振荡器 径向注波互作用 小信号分析

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用CAD技术实现复杂三维粒子模拟建模

11

作者 周俊 廖臣 +2 位作者 刘大刚 吴振华 张开春 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期242-246,共5页

将计算机辅助设计技术用于粒子模拟建模,能极大地提高粒子模拟方法的实用性。在对复杂真空电子学微波源、毫米波源和太赫兹源的建模需求分析基础上,采用面向对象和模块化设计方法,实现了三维粒子模拟CAD建模系统。该系统可以对各类复杂... 将计算机辅助设计技术用于粒子模拟建模,能极大地提高粒子模拟方法的实用性。在对复杂真空电子学微波源、毫米波源和太赫兹源的建模需求分析基础上,采用面向对象和模块化设计方法,实现了三维粒子模拟CAD建模系统。该系统可以对各类复杂器件进行可视化建模,并生成提供给核心计算程序使用的器件参量描述文件。使用该系统分别在圆柱坐标系和直角坐标系下建模,模拟了磁绝缘线振荡器和扩展互作用振荡器。结果表明,三维粒子模拟CAD建模系统具有很好的实用性。 展开更多

关键词 计算机辅助设计 扩展互作用振荡器 磁绝缘线振荡器 粒子模拟

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太赫兹扩展互作用振荡器输出结构的设计与分析

12

作者 刘文鑫 高云云 +2 位作者 钟勇 王勇 刘濮鲲 《微波学报》 CSCD 北大核心 2012年第S2期372-375,共4页

扩展互作用振荡器由于具有结构紧凑、工作电压低、效率高等特点成为真空电子学太赫兹辐射源的重要研究方向,在高分辨成像雷达、保密通信等方面具有广泛的应用前景。扩展互作用振荡器输出段是该器件输出THz的关键部分,其输出特性对扩展... 扩展互作用振荡器由于具有结构紧凑、工作电压低、效率高等特点成为真空电子学太赫兹辐射源的重要研究方向,在高分辨成像雷达、保密通信等方面具有广泛的应用前景。扩展互作用振荡器输出段是该器件输出THz的关键部分,其输出特性对扩展互作用振荡器的整体性能有着至关重要的作用。本文采用仿真软件模拟计算的方法,对扩展互作用振荡器输出段的S参数进行了较为详细的研究,并且对中心轴对称直渐变过渡波导、平面对称直渐变过渡波导和阶梯过渡波导式结构的输出结构进行了比较研究,本文的结果对后续EIO的设计与研究具有一定的参考意义和指导价值。 展开更多

关键词 扩展互作用振荡器 太赫兹 输出结构 S参数

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毫米波扩展互作用振荡器的起振特性研究

13

作者 徐彻 蒙林 +4 位作者 殷勇 毕亮杰 常志伟 李海龙 王彬 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期627-633,共7页

为克服高欧姆损耗对发展毫米波频率的扩展互作用振荡器(EIO)的限制,本文开展了对于阶梯型射频电路的振荡起始特性研究。通过PIC仿真模拟、定量计算和理论分析,本文证明了一个被设计和制作的W波段EIO具有大幅度降低振荡启动电流的可能性... 为克服高欧姆损耗对发展毫米波频率的扩展互作用振荡器(EIO)的限制,本文开展了对于阶梯型射频电路的振荡起始特性研究。通过PIC仿真模拟、定量计算和理论分析,本文证明了一个被设计和制作的W波段EIO具有大幅度降低振荡启动电流的可能性。通过对间隙数、腔体尺寸、场分布、工作电压和表面损耗五个方面的优化,在电子注电压为17.5kV时,该EIO的振荡起始电流可降至0.43A。根据冷测实验结果,本文还对输出功率衰减进行了分析和预测。 展开更多

关键词 扩展互作用振荡器 起振条件 慢波结构 真空电子学

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Ka波段高效率扩展互作用振荡器的电路设计（英文）

14

作者 毕亮杰 殷勇 +3 位作者 王彬 李海龙 蒙林 常志伟 《真空电子技术》 2019年第1期27-31,共5页

设计并讨论了一种高效率的基于梯形结构的扩展互作用振荡器(EIO)。优化了提升器件效率的关键因素包括间隙数目、频率分隔度、间隙长度、特性阻抗R/Q和品质因数Qe,从而实现有效电子束调制并避免模式竞争。本文初步设计了适用于高互作用... 设计并讨论了一种高效率的基于梯形结构的扩展互作用振荡器(EIO)。优化了提升器件效率的关键因素包括间隙数目、频率分隔度、间隙长度、特性阻抗R/Q和品质因数Qe,从而实现有效电子束调制并避免模式竞争。本文初步设计了适用于高互作用效率的EIO电路。 展开更多

关键词 扩展互作用振荡器 特性阻抗 高效率 RF场 真空电子学

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Ka波段带状注相对论扩展互作用振荡器的模拟设计

15

作者 刘振帮 雷禄容 +2 位作者 黄华 金晓 袁欢 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期136-141,共6页

利用三维粒子仿真软件,对工作在Ka波段的带状注相对论扩展互作用振荡器进行了模拟仿真设计。采用宽高比为30∶1的带状电子束以降低空间电荷效应,选择多间隙耦合腔为高频结构以增加器件功率容量,在电子束电压为400kV、束流为2kA、轴向引... 利用三维粒子仿真软件,对工作在Ka波段的带状注相对论扩展互作用振荡器进行了模拟仿真设计。采用宽高比为30∶1的带状电子束以降低空间电荷效应,选择多间隙耦合腔为高频结构以增加器件功率容量,在电子束电压为400kV、束流为2kA、轴向引导磁感应强度为1T的情况下,器件输出微波功率为240 MW,频率为30GHz,效率为30%。 展开更多

关键词 KA波段 带状电子束 扩展互作用振荡器 粒子模拟

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105GHz折叠波导EIO的研究和初步实验

16

作者 张开春 吴振华 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期865-869,共5页

采用折叠波导作为扩展互作用振荡器(EIO)的慢波谐振系统,对105 GHz EIO进行了系统的研究,包括慢波系统的色散特性和阻抗、起振电流随周期数的变化。设计了输出窗和电子枪结构,进行了PIC注波互作用模拟,EIO的模拟输出功率约26～50 W,频率... 采用折叠波导作为扩展互作用振荡器(EIO)的慢波谐振系统,对105 GHz EIO进行了系统的研究,包括慢波系统的色散特性和阻抗、起振电流随周期数的变化。设计了输出窗和电子枪结构,进行了PIC注波互作用模拟,EIO的模拟输出功率约26～50 W,频率约105.26～105.31 GHz。探讨了慢波系统的加工方式,加工了慢波系统、输出窗和电子枪结构,完成了初步试验,进行了相应的冷测和热测,测试了慢波系统的谐振特性、输出窗的传输特性以及电子枪发射性能和流通性。 展开更多

关键词 电子枪 扩展互作用振荡器 折叠波导 输出窗

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亚太赫兹波折叠波导扩展互作用振荡器研究

17

作者 张开春 吴振华 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期215-221,共7页

对于亚太赫兹波段扩展互作用振荡器(EIO),本文采用折叠波导作为慢波谐振系统,研究了周期数对高频特性的影响,计算了特征阻抗、起振电流随周期数的变化规律,为有效降低起振电流提供了途径.在此基础上,采用PIC进行模拟研究,探讨了EIO在弱... 对于亚太赫兹波段扩展互作用振荡器(EIO),本文采用折叠波导作为慢波谐振系统,研究了周期数对高频特性的影响,计算了特征阻抗、起振电流随周期数的变化规律,为有效降低起振电流提供了途径.在此基础上,采用PIC进行模拟研究,探讨了EIO在弱电流连续波和强电流脉冲工作方式下的注波互作用和输出特性,深入分析了EIO的周期数调谐、电压调谐的特性.在连续波工作时,EIO的输出功率约2.5W;在脉冲工作方式下,通过电压调谐,EIO的输出功率约26—50W,激发频率约105.26—105.31GHz.采用慢走丝加工方法,探讨了高频系统的两种加工方式,测试了慢波系统的谐振特性、输出窗的传输特性,并与模拟结果进行了对比分析,验证了该加工方法在该频段的可行性和实用性,为实用型整管研究提高了重要依据. 展开更多

关键词 扩展互作用振荡器 折叠波导 输出窗 起振电流

原文传递

等离子填充扩展互作用振荡器研究

18

作者 马锐 傅文杰 鄢扬 《真空电子技术》 2013年第2期33-35,共3页

对等离子体填充扩展互作用振荡器进行了研究,通过CST软件研究了填充不同密度等离子体对Ka波段矩形耦合腔扩展互作用振荡器高频特性的影响,得到了通过改变等离子体密度与工作电压实现调节扩展互作用振荡器工作频率的方案。利用CST粒子工... 对等离子体填充扩展互作用振荡器进行了研究,通过CST软件研究了填充不同密度等离子体对Ka波段矩形耦合腔扩展互作用振荡器高频特性的影响,得到了通过改变等离子体密度与工作电压实现调节扩展互作用振荡器工作频率的方案。利用CST粒子工作室对其进行了粒子模拟分析,结果表明通过电子束电压和等离子体密度的共同调节,可使Ka波段扩展互作用振荡器实现34.14～37.99GHz的调谐。 展开更多

关键词 扩展互作用振荡器 等离子体填充 CST 调谐

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宽谱窄脉冲高功率微波产生的初步研究 被引量：2

19

作者 黄华 刘振帮 +7 位作者 孟凡宝 杨周炳 何琥 雷禄容 向飞 袁欢 张晋琪 吴朝阳 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期184-187,共4页

为了探索短电脉冲产生高功率微波技术,采用理论和粒子模拟方法分析了短电脉冲(脉宽不大于30ns)驱动S波段相对论扩展互作用腔振荡器(REICO)产生高功率宽谱的技术可行性,开展了原理性的实验验证。采用Marx发生器产生的前沿15ns、后沿30ns... 为了探索短电脉冲产生高功率微波技术,采用理论和粒子模拟方法分析了短电脉冲(脉宽不大于30ns)驱动S波段相对论扩展互作用腔振荡器(REICO)产生高功率宽谱的技术可行性,开展了原理性的实验验证。采用Marx发生器产生的前沿15ns、后沿30ns、电压560kV、束流2.8kA的类三角形电子束脉冲激励REICO,模拟产生了410MW、脉宽8ns、相对瞬时带宽2.7%的微波,实验输出了160MW、脉宽10ns、中心频率2.75GHz、瞬时相对带宽2.8%的高功率微波。 展开更多

关键词 宽谱高功率微波 相对论扩展互作用腔振荡器 MARX发生器 起振时间

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