检索结果-内蒙古大学图书馆

强激光与粒子束 2021年第7期33卷 86-92页

作者：李晗杨晨罗积润樊宇朱敏郭炜中国科学院空天信息创新研究院高功率微波源技术科学与技术重点实验室北京100190 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049

从降低收集极表面峰值功率和平均功率入手,设计了一种由12个横向椭圆交流线圈和2个轴向直流线圈组成的磁场扫描系统。针对140 GHz、TE28,8模、1 MW功率输出回旋振荡管收集极的设计参数,结合电磁场理论和带电粒子电磁软件仿真,获得收集... 详细信息

从降低收集极表面峰值功率和平均功率入手,设计了一种由12个横向椭圆交流线圈和2个轴向直流线圈组成的磁场扫描系统。针对140 GHz、TE28,8模、1 MW功率输出回旋振荡管收集极的设计参数,结合电磁场理论和带电粒子电磁软件仿真,获得收集极表面上电子注的峰值和平均功率密度分别不超过404.91 W/cm^(2)和244.01 W/cm^(2),以及扫描长度达到443.33 mm的扫描效果,有效地缓解了收集极功率耗散和冷却的压力。

关键词：回旋振荡管收集极横向磁场扫描椭圆线圈功率密度

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170 GHz兆瓦级回旋振荡管设计研究

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电子科技大学学报 2018年第6期47卷 847-852页

作者：雷朝军刘迎辉张双狮蒙林李宏福中国人民警察大学河北廊坊065000 电子科技大学电子科学与工程学院太赫兹科学技术研究中心成都610054

该文基于广义传输线理论和电子回旋脉塞理论,考察模式谱、深入研究注-波耦合系数和不同模式的起振电流,选择TE32,12模式为170GHz兆瓦级回旋振荡管的工作模式。通过合理调整电子注工作参数有效抑制高次模谐振腔中的暂态模式,优化谐振腔... 详细信息

该文基于广义传输线理论和电子回旋脉塞理论,考察模式谱、深入研究注-波耦合系数和不同模式的起振电流,选择TE32,12模式为170GHz兆瓦级回旋振荡管的工作模式。通过合理调整电子注工作参数有效抑制高次模谐振腔中的暂态模式,优化谐振腔的光滑缓变段来抑制寄生振荡模式。当电子注的横、纵速度比为1.3,引导中心半径为9.4 mm,电压为80 kV,电流为45 A,互作用磁场约为6.715 T时,该只优化设计的回旋振荡管在170.18 GHz频点输出功率超过1.8 MW,效率约为50%。此外,建立切合实际的电子注速度零散模型,讨论了速度零散对该只管子的性能影响。

关键词：效率回旋振荡管模式竞争起振电流

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W波段连续波30kW回旋振荡管高频系统和收集极的设计

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强激光与粒子束 2011年第11期23卷 3036-3038页

作者：耿志辉刘濮鲲粟亦农张世昌顾伟中国科学院电子学研究所高功率微波源与技术重点实验室北京100190

根据回旋管的电子回旋脉塞理论,借助于编写的回旋振荡管自洽非线性注-波互作用计算程序,设计出了工作频率94GHz、工作电压30kV、工作电流3A的基次谐波连续波单腔回旋振荡管,工作模式为TE02模。设计的回旋振荡管在电压30.0kV、电流3.0A... 详细信息

根据回旋管的电子回旋脉塞理论,借助于编写的回旋振荡管自洽非线性注-波互作用计算程序,设计出了工作频率94GHz、工作电压30kV、工作电流3A的基次谐波连续波单腔回旋振荡管,工作模式为TE02模。设计的回旋振荡管在电压30.0kV、电流3.0A、速度横纵比1.5的条件下,获得了31.8kW的输出功率,电子效率约35%。利用粒子模拟仿真软件对设计的回旋管收集极辅助线包散焦系统进行了粒子模拟仿真分析,模拟结果表明:借助于辅助线包散焦系统可以有效缩短回旋振荡管的轴向尺寸,并使回旋管收集极上的电子束功率密度低于500W/cm2;W波段回旋振荡管收集极的热测试验结果表明:利用粒子模拟仿真获得的收集极上的电子束功率密度分布与其试验测量结果比较吻合。

关键词： W波段连续波回旋振荡管高频系统收集极

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94GHz连续波40kW回旋振荡管高频系统的设计

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电子与信息学报 2008年第6期30卷 1504-1506页

作者：刘濮鲲曹晓琴中国科学院电子学研究所北京100080 淮海工学院数理科学系连云港222005

W波段的高功率连续波回旋管振荡器在毫米波非致命武器等领域有着重要的应用.该文首先通过起振电流的计算,确定了工作模式,继而利用自行开发的自洽非线性计算程序GYROSC对工作在94GHz频率的连续波回旋振荡管高频系统进行了模拟计算和优... 详细信息

W波段的高功率连续波回旋管振荡器在毫米波非致命武器等领域有着重要的应用.该文首先通过起振电流的计算,确定了工作模式,继而利用自行开发的自洽非线性计算程序GYROSC对工作在94GHz频率的连续波回旋振荡管高频系统进行了模拟计算和优化设计.结果表明,设计的W波段连续波回旋管可获得输出功率40kW,电子效率大于30%.

关键词：回旋振荡管 W波段连续波高频系统非线性计算

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回旋振荡管的研究

回旋振荡管的研究

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作者：谭瑞丰电子科技大学

学位级别：硕士

近年来,国际学术界对THz技术的研究逐渐升温,由于THz波段处于毫米波与红外线之间,THz辐射的产生困难很大,目前THz源对于雷达、远距离探测、医学、实验等有重要的应用,需要兆瓦级以上的THz辐射源,所以THz辐射源是研究的重点之一,而回旋... 详细信息

近年来,国际学术界对THz技术的研究逐渐升温,由于THz波段处于毫米波与红外线之间,THz辐射的产生困难很大,目前THz源对于雷达、远距离探测、医学、实验等有重要的应用,需要兆瓦级以上的THz辐射源,所以THz辐射源是研究的重点之一,而回旋管是很有发展前景的THz辐射源,本文的目的即是在用回旋管实现THz辐射方向作一些有益的尝试。在文章的第一部分我概述了THz技术的广泛应用、发展方向以及发展状况等问题,接着又对回旋管的基本原理进行了简要的介绍。在第二部分我分析研究了回旋管的线性理论,通过注-波耦合、模式竞争以及起振电流等的分析和计算,对预设计的240GHz和450GHz回旋振荡管进行了模式选择。在第三部分我对回旋管自洽非线性理论进行了分析,研究了电子运动方程和激励方程的推导及简化过程,用高斯分布来近似场的分部,利用MATLAB编制了非自洽非线性以及自洽非线性的程序。我首先利用非自洽的程序进行了电子效率以及磁场参数的优化计算,并完成240GHz和450GHz回旋振荡管的高频结构的初步设计;然后利用自洽的程序分析计算,在此基础上进行了腔体的优化设计,计算得到了腔体的输出功率以及效率。在第四部分通过上两章关于工作模式选择、竞争模式分析、腔体结构选择以及电参数选择等问题,得出了粒子模拟所需要的各项参数,我利用粒子模拟软件MAGIC对所设计的240GHz和450GHz回旋管进行了模拟,并利用此粒子模拟的结果与MATLAB编制的程序所计算出的结果进行了对比研究。

关键词：回旋振荡管线性理论自洽非线性非自洽非线性粒子模拟

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DNP-NMR用263 GHz回旋振荡管高频系统的研究

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真空科学与技术学报 2017年第7期37卷 693-698页

作者：李志良冯进军刘本田张杨中国电子科技集团公司第十二研究所微波电真空器件国家级重点实验室北京100015

根据动态核极化核磁共振(DNP-NMR)发展需要,对应用于400 MHz DNP-NMR的263 GHz回旋振荡管高频系统进行研究,通过非线性理论计算程序对其进行分析,给出了工作模式为TE03的高频系统的设计参数。并通过粒子模拟(PIC)软件进行注波互作用计算... 详细信息

根据动态核极化核磁共振(DNP-NMR)发展需要,对应用于400 MHz DNP-NMR的263 GHz回旋振荡管高频系统进行研究,通过非线性理论计算程序对其进行分析,给出了工作模式为TE03的高频系统的设计参数。并通过粒子模拟(PIC)软件进行注波互作用计算,结果表明,在工作电压10 kV,注电流0.2 A,电子注速度比为2.0时,设计的高频系统输出功率为460.2 W,效率达到23.1%,约1 GHz的调频率范围,可满足263 GHz整管参数设计要求,从而为DNP-NMR用回旋振荡管的研制打下技术基础。

关键词：回旋振荡管 263GHz 注波互作用动态核极化核磁共振

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基于CST的W波段回旋振荡管的三维仿真

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微波学报 2018年第A1期34卷 45-48页

作者：曾旭冯进军蔡军北京真空电子技术研究所微波电真空器件国家级重点实验室北京100015

W波段回旋振荡管是一种重要的高功率毫米波源,对其注波互作用进行仿真,可以有效地提高制管效率,降低研发周期与成本。本文以W波段TE02模回旋振荡管为例,利用CST粒子工作室对其注波互作用过程进行了三维仿真。仿真结果表明,在工作电压50... 详细信息

W波段回旋振荡管是一种重要的高功率毫米波源,对其注波互作用进行仿真,可以有效地提高制管效率,降低研发周期与成本。本文以W波段TE02模回旋振荡管为例,利用CST粒子工作室对其注波互作用过程进行了三维仿真。仿真结果表明,在工作电压50kV,工作电流9A的条件下,激励起了所需的工作模式,获得了92kW的输出功率,效率为21%,所得谐振频率与设计频率的偏差值为0.3GHz。该结果与Magic的仿真结果基本一致,这进一步验证了所设计高频谐振腔的可行性。同时,基于CST的三维仿真给出了直观的注波互作用过程,并展示了寄生模式的功率演变情况,这为后续提升谐振腔性能的改进工作提供了依据。

关键词： W波段回旋振荡管注波互作用三维仿真 CST

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140GHz回旋振荡管高频腔体的数值模拟

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微波学报 2016年第2期32卷 52-54,67页

作者：李志良冯进军刘本田张杨中国电子科技集团公司第12研究所微波电真空器件国家级重点实验室北京100015

根据热核聚变用回旋管整管技术要求,对140 GHz回旋振荡管进行研究,设计了高频腔体结构的尺寸,并通过非线性理论计算程序对高频腔体进行了分析。研究表明,在工作电压82 k V,注电流45 A,电子注横向与纵向速度比为1.5时,所设计的回旋振荡... 详细信息

根据热核聚变用回旋管整管技术要求,对140 GHz回旋振荡管进行研究,设计了高频腔体结构的尺寸,并通过非线性理论计算程序对高频腔体进行了分析。研究表明,在工作电压82 k V,注电流45 A,电子注横向与纵向速度比为1.5时,所设计的回旋振荡管输出功率为1.5 MW,效率达到41.4%,符合140 GHz整管参数设计要求,从而为热核聚变用回旋振荡管的研究打下技术基础。

关键词： 140 GHz 回旋振荡管注波互作用热核聚变

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短毫米波回旋振荡管谐波互作用系统的研究

短毫米波回旋振荡管谐波互作用系统的研究

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作者：史少辉中国科学院大学

学位级别：博士

回旋振荡管(Gyrotron Oscillator)能够在毫米波和亚毫米波段产生数兆瓦量级的电磁辐射，是名符其实的高功率电磁辐射源，被广泛地应用于电子回旋谐振加热(Electron Cyclotron Resonance Heating: ECRH)、国家安全、高密度通讯、光谱学... 详细信息

回旋振荡管(Gyrotron Oscillator)能够在毫米波和亚毫米波段产生数兆瓦量级的电磁辐射，是名符其实的高功率电磁辐射源，被广泛地应用于电子回旋谐振加热(Electron Cyclotron Resonance Heating: ECRH)、国家安全、高密度通讯、光谱学以及生物医学成像等方面。回旋振荡管是基于相对论效应下的电子回旋脉塞(Electron Cyclotron Maser: ECM)不稳定性工作的快波器件，相对于传统真空器件，回旋振荡管的最显著特点是工作频率主要由工作磁场而非互作用电路的尺寸决定，这是回旋振荡管能够在高频段获得高功率输出的根本原因。对于毫米波段和亚毫米波段的回旋振荡管，由于所需的工作磁场较大，一般采用复杂的超导磁体作为磁场系统，这严重地限制了其应用范围。为了降低回旋振荡管的工作磁场，采用高次回旋谐波模式工作是一个很好的选择。但是，高次回旋谐波与电子注的互作用较弱，工作模式较难起振，且更容易受到近邻低阶模式的竞争，一般互作用效率也较低。因此，深入研究谐波回旋振荡管的注-波互作用机制，找到抑止模式竞争、提高互作用效率的方法，对发展谐波回旋振荡管具有重要的理论价值和工程意义。\n 本文从回旋振荡管的自洽非线性理论出发，系统研究了回旋振荡管的注-波互作用过程，分析了腔体参数、电子注参数以及欧姆损耗对互作用效率的影响，总结了一套回旋振荡管的设计规律，找到了提高谐波回旋振荡管互作用效率的方法。论文内容主要包含以下几个方面:\n 1、从相对论电子学理论出发，阐述了回旋管的工作原理，推导了回旋管的注-波互作用条件，介绍了回旋振荡管的发展和应用情况，完善了回旋振荡管的自洽非线性理论，编写了自洽非线性计算程序。利用自洽非线性程序和粒子模拟软件MAGIC研究了二次谐波回旋振荡管注-波互作用的特点，发现通过综合调节电子注加速电压、电子注速度比和互作用腔长度能够有效地避免过群聚现象的发生，从而获得最优的互作用效率。另外，研究还发现，在互作用腔的中间段采用渐增磁场能够有效地提高互作用效率。\n 2、研究了三次谐波回旋振荡管注-波互作用的特点，设计了可采用永磁包装的三次谐波回旋振荡管，该管的工作频率为94GHz，工作磁场为1.185T，通过采用渐变磁场和降压收集极最终获得了138kW的输功率和39.3％的整管效率。针对高频率回旋振荡管欧姆损耗较严重的问题，研究了欧姆损耗对振荡管输出效率的影响，发现，当互作用腔的绕射品质因数约为欧姆损耗品质一半时，振荡管的输出效率最高。在此基础上，设计了工作频率为460GHz的二次谐波回旋振荡管，通过优化电子注和腔体参数，并采用降压收集极，获得了14％的整管效率(U=12kV I=0.24A)。\n 3、编写了回旋振荡管的冷腔计算程序，研究了三段式渐变互作用电路的基本性质，分析了互作用腔的结构参数对腔体谐振频率和品质因数的影响，研究了电子注参数及互作用腔参数对振荡管起振电流的影响，发现通过增加互作用腔长度能够有效地降低回旋振荡管的起振电流。\n 4、利用解析理论研究了磁控注入电子枪的基本性质，找到了一种快速获得磁控枪初始参数的方法，利用粒子轨迹追踪软件EGUN和粒子模拟软件MAGIC研究了磁控枪各个参数对电子注性能的影响，总结了磁控枪的优化规律。\n 5、搭建了基于小孔耦合法的开口腔冷测平台，完成了94GHz三段式回旋振荡管互作用腔的冷测实验，测试结果与理论值符合得很好。基于耦合波理论，设计了中心频率为94GHz，带宽为4GHz的TE01-TE02模式变换器，并用HFSS仿真软件进行了验证，两者符合得很好。\n 6、形成了一整套回旋振荡管注-波互作用过程及磁控注入电子枪的模拟和设计程序，包括冷腔计算、自洽非线性分析、PIC粒子模拟（互作用腔和磁控注入电子枪）。自洽非线性分析可考虑多种因素（磁场渐变、电子注速度离散）的影响，能适用于多段式渐变互作用电路不同次谐波工作的情况。

关键词：毫米波回旋振荡管自洽非线性理论磁控注入电子枪粒子模拟

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W波段回旋振荡管准光输出的研究

W波段回旋振荡管准光输出的研究

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作者：王斌中国科学院研究生院

学位级别：博士

回旋振荡管是一种能在毫米和亚毫米波段输出高功率微波能量的快波器件,在受控热核聚变的等离子体加热、高能粒子加速器、毫米波定向能武器和材料处理等领域有着广泛应用。高功率回旋振荡管通常工作在高阶腔体模式下,而工作在过模结构的... 详细信息

回旋振荡管是一种能在毫米和亚毫米波段输出高功率微波能量的快波器件,在受控热核聚变的等离子体加热、高能粒子加速器、毫米波定向能武器和材料处理等领域有着广泛应用。高功率回旋振荡管通常工作在高阶腔体模式下,而工作在过模结构的高阶腔体模式由于在传输过程中存在严重的衍射和极化损耗,实际上并不适合于自由空间的传输,必须将其转换为利于传输的低阶波导模式或者自由空间的高斯波束。采用传统的波导模式变换器对高阶模式进行降阶变换时,变换器的尺寸巨大、加工困难且模式竞争严重,实际上并不可行,因此必须采用准光模式变换器来实现高阶腔体模式到高斯波束的高效转换。准光模式变换器由开口波导辐射器(天线)与反射镜面系统组成。本论文从三类典型高阶腔体模式(圆电模,边廊模和不对称体模)工作的高功率回旋振荡管出发,探索准光输出的原理和设计,研究相应的准光模式变换器。论文的主要内容如下:\n 1.详细研究并设计了适用于圆电模回旋振荡管准光输出的Vlasov型准光模式变换器。该变换器由Vlasov阶梯型开口辐射器、椭圆面反射器和抛物面反射器组成。采用几何光学研究并设计了阶梯型开口辐射器、椭圆面反射器和抛物面反射器的具体形状,再利用矢量绕射理论和等效原理详细分析了变换器的工作过程,并编写了相应的仿真程序,针对具体参数的W波段圆电模回旋振荡管,详细分析了工作模式在此模式变换器中的变换过程,讨论了输出结果。\n 2.研究并计算了边廊模回旋振荡管的一种Vlasov型准光模式变换器的辐射场。该变换器仅由Vlasov螺旋切割型开口辐射器和准抛物面反射器组成。采用几何光学研究并设计了螺旋切割型开口辐射器和准抛物面反射器的具体形状,利用等效像源模型和矢量绕射理论分析了通过此变换器的辐射场,针对具体参数的W波段边廊模回旋振荡管,编写仿真程序,讨论了辐射波束的场分布特性。\n 3.详细研究并设计了适用于边廊模回旋振荡管准光输出的Vlasov型准光模式变换器。该变换器由Vlasov螺旋切割型开口辐射器、准椭圆面反射器和二级曲面反射器组成。采用几何光学研究并设计了螺旋切割型开口辐射器、准椭圆面反射器和二级曲面反射器的具体形状,再利用矢量绕射理论详细分析了变换器的工作过程,并编写了相应的仿真程序,针对具体参数的W波段边廊模回旋振荡管,详细分析了工作模式在此模式变换器中的变换过程,讨论了输出结果。\n 4.详细研究了高阶不对称体模回旋振荡管的Denisov型准光模式变换器的工作原理和设计方法,并针对W波段不对称体模回旋振荡管,采用几何光学和耦合波理论简单设计了Denisov开口辐射器。

关键词：回旋振荡管高功率准光模式变换 W波段

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