应用CST仿真设计磁控注入电子枪

应用CST仿真设计磁控注入电子枪
作者：杜朝海， 薛谦忠， 刘濮鲲
作者单位：杜朝海(中国科学院电子学研究所,北京 100190;中国科学院研究生院, 北京 100049)， 薛谦忠,刘濮鲲(中国科学院电子学研究所,北京 100190)
1.期刊论文李志良.冯进军.王峨锋.刘本田.LI Zhi-liang.FENG Jin-jun.WANG E-feng.LIU Ben-tian Ka波段二次
谐波回旋行波管放大器的研究-真空电子技术2010,""(2)
二次谐波回旋行波管放大器的互作用磁场比基波回旋行波管放大器的磁场降低了一半,从而降低了设计难度,具有广阔的应用前景.通过对周期介质加载结构的Ka波段二次谐波回旋行波管电子枪、高频结构、模式竞争以及注波互作用研究,确定了Ka波段TE02模二次谐波回旋行波放大器的基本工作参数
,通过PIC模拟计算,在电子注电压为90 kV,注电流为25 A时,获得了大于200 kW的输出功率,超过40 dB的增益.
2.会议论文蒲友雷.罗勇.李家胤.李宏福.邓学Ka波段回旋行波管低速度零散磁控注入电子枪研究2009
为解决ka波段回旋行波管对电子注低速度零散的要求，在原有双阳极磁控注入电子枪的基础上，通过进一步优化腔体结构，在横纵速度比1.19时得到了横向速度零散1.9％，纵向速度零散2.4％，速度比零散413％的高质量电子光学系统，很好的满足了回旋行波管工作要求，在高频系统优化的基础上，有效降低了自激震荡和反波震荡，本文还对设计的单双阳极电子枪各关键参量(电极形状、磁场分布和第一阳极电压)对α及速度零散的影响进行分析，通过自主软件、egun及mangic软件进行了验证，并很好的改善了回旋行波管性能。

3.学位论文刘本田高效率宽频带连续可调回旋返波管的理论和实验研究2005
回旋返波管(Gyro-BWO)是基于电子回旋脉塞(ECM)机理、具有宽频带连续调谐特性的毫米波、准毫米波大功率辐射源，因在强干扰机、定向能电磁辐射武器、高性能材料处理和微波催化等方面具有重大应用前景，国际上很重视它的理论和实验研究。

目前，回旋返波管发展有二个最大难题：一是高频谱纯度的获得，因采用传统结构的磁控注入电子枪产生的电子注，其轴向速度零散较大，导致工作频率点波动，此外，为了增加功率容量，互作用结构一般采用过模波导，因此模式竞争也影响了输出频谱纯度；二是高工作效率的获得，Gyro-BWO的电子注相位群聚发展方向与高频场强增长方向相反，这种不一致使得注波换能的互作用效率不可能很高。

为解决第一个难题，本学位论文提出了一种改进型单阳极磁控注入电子枪设计，它所产生的高功率螺旋电子注的轴向速度零散较小，而且加工制造并不复杂。

此外还提出了一种新颖的TE0n模式选择高频互作用结构，可有效地抑制其它非圆电模式。

针对第二个难题，该论文提出了两种创新设计
：①采用一种新颖模式变换结构，使高频功率在电子注进入互作用结构处侧面输出至负载，这样便可利用降压收集极提高器件的总电子效率(即工作效率)。

所设计的收集极降压Gyro-BWO已完成工程制管，器件性能待测。

②采用复合管形式，在同一管体内将互作用效率低的回旋返波振荡器通过电子耦合级联回旋速调行波段作高功率倍频放大，这样不仅可将器件的工作效率大大提高，而且输出频率可以是返波振荡频率的二倍，因此获得连续调谐的高功率毫米波输出可采用比较低的与二次谐波gyro-BWO相同的工作磁场。

此一设计工程制管已完成并实验测试获得500MHz调谐带宽、110kW峰值功率、11﹪效率的输出结果。

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下载时间：2010年9月2日。