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强激光与粒子束 2020年第8期32卷 46-50页

作者：曾造金胡芯瑞蒋艺胡鹏马国武马乔生中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621900

电子光学系统是行波管的核心部件之一,在太赫兹频段,电子束通道很小,导致高电流密度电子束的传输非常困难。基于220 GHz折叠波导行波管慢波结构设计所需束流参数,根据理论分析和电磁仿真软件,设计了一款采用均匀永磁聚焦对电子束进行约... 详细信息

电子光学系统是行波管的核心部件之一,在太赫兹频段,电子束通道很小,导致高电流密度电子束的传输非常困难。基于220 GHz折叠波导行波管慢波结构设计所需束流参数,根据理论分析和电磁仿真软件,设计了一款采用均匀永磁聚焦对电子束进行约束的电子光学系统。仿真结果显示,当电子束通道直径0.3 mm、长度31 mm时,在阴阳极压差20 kV的条件下阴极发射电流141 mA,电子流通率100%。根据设计结果封接了流通管,实验结果显示,当阴阳极压差20 kV时,阴极发射电流138.5 mA,收集极电流125.5 mA,电子流通率91%。

关键词：行波管电子流通率均匀永磁电子光学系统

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S波段相对论速调管的永磁包装技术研究

S波段相对论速调管的永磁包装技术研究

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作者：林嘉文电子科技大学

学位级别：硕士

在比较高功率微波器件的效率时,常常会忽略聚焦系统所需的功率和能量,而这些能产生磁场的聚焦系统所消耗的能量,体积和重量往往都比高功率微波器件本身大,且在工程应用中变得越来越不实用。永磁聚焦系统在体积和重量方面仅为传统电容系... 详细信息

在比较高功率微波器件的效率时,常常会忽略聚焦系统所需的功率和能量,而这些能产生磁场的聚焦系统所消耗的能量,体积和重量往往都比高功率微波器件本身大,且在工程应用中变得越来越不实用。永磁聚焦系统在体积和重量方面仅为传统电容系统的五到十分之一,而且还有一个更加明显的优点是永磁聚焦系统不消耗任何功率,所以高功率微波器件做成永磁包装后,能够扩大其应用范围。本文对S波段相对论速调管永磁包装技术进行研究。根据本文所涉及到的速调管器件的结构特点,采用均匀永磁聚焦系统与周期反转永磁聚焦系统两种技术路线进行研究。本文的主要研究内容如下:首先,利用最简单的磁路推导出磁路计算的两个基本方程,对比各种磁性材料的特点选择合适的磁性材料,结合负载线与退磁曲线,确定永磁体的工作点。其次,研究了漂移管中电子束的传输特性,推导了多注电子束的传输理论,并且对传输通道进行建模,然后以理论值为向导对电子束传输进行仿真,分析了仿真结果。再次,通过永磁环的磁化分析,分别得出轴向与径向磁化永磁环的优缺点,然后计算出电子束传输所需的布里渊磁场,结合速调管器件仿真,确定出能够使电子束稳定传输的磁场条件,设计出均匀永磁聚焦系统并结合器件仿真。仿真结果显示,采用均匀永磁聚焦系统能够使S波段同轴多注RKA在电压500k V,总电流5k A,磁场强度0.35T条件下得到570MW的微波输出功率,与恒定磁场条件下的结果接近。最后,为了更进一步探寻轻重量、小体积、低能耗的聚焦系统,利用径向磁化永磁环所产生的磁场会存在反向场的特点,将多块径向磁化永磁环进行组合,再利用软磁体的特性,设计出周期反转永磁聚焦系统,然后对磁系统磁场位型进行优化,分析周期反向永磁聚焦系统不同参数变化对磁场的影响。为了了解周期反向永磁聚焦系统磁场幅值与极靴间距离对电子束传输的影响,利用仿真软件,优化周期反转永磁聚焦磁场的初始参数,得到25组不同磁场幅值,不同极靴距离的磁场结果。将电子束带入25组结果中进行仿真,发现在磁场幅值为0.13T,极靴间距离为140mm时,电压500k V,总电流4.2k A的多注电子束能够在漂移管中稳定传输,为后续周期反转永磁聚焦系统应用于同轴多注RKA中提供了设计和实验基础。

关键词：相对论速调管永磁包装均匀永磁周期反转

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