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快速傅果叶变换在正交场器件大信号理论计算中的应用

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电子与信息学报 1980年第3期 129-137页

作者：敖超蔡金荣陈增圭舒士畏张世昌中国科学院电子学研究所中国科学院电子学研究所现中国科学院计算中心中国科学院计算所

快速傅里叶变换(FFT)自1965年问世以来,发展很快,应用相当广泛,深受广大科技人员的重视。本文简要地介绍了这一算法的特点,并首次尝试用FFT进行正交场器件的大信号理论计算,详细讨论了求解泊松方程的具体过程,取得了较好的结果。

关键词：正交场器件大信号理论 M型器件快速傅里叶变换快速Fourier变换泊松方程 Poisson方程复数序列 FFT 方程组联立方程

一种能改善正交场器件性能的可调渐变磁极靴结构

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真空电子技术 1985年第1期 9-11+46页

作者：兰运甫中国科学院电子学研究所

本文提出了一种结构新颖的正交场器件圆形可调渐变磁场极靴结构。它能在相当大的磁场范围内,在电子注行进方向,连续地渐变地改变互作用空间的磁场分布,以实现最佳的速度补偿或相速补偿等。实验已经证明,它能有效地改善正交场器件的效率... 详细信息

本文提出了一种结构新颖的正交场器件圆形可调渐变磁场极靴结构。它能在相当大的磁场范围内,在电子注行进方向,连续地渐变地改变互作用空间的磁场分布,以实现最佳的速度补偿或相速补偿等。实验已经证明,它能有效地改善正交场器件的效率、输出功率及噪声特性等。

关键词：正交场器件可调互作用磁场分布 M型器件极靴渐变磁场慢波结构

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S波段锥形磁绝缘线振荡器长脉冲实验研究

强激光与粒子束 2008年第2期20卷 255-258页

作者：李志强钟辉煌樊玉伟舒挺杨建华许流荣赵延宋周蔚红国防科学技术大学光电科学与工程学院长沙410073

对一种由弱变和强变结构组成的锥形磁绝缘线振荡器进行了长脉冲实验研究。在二极管电压350 kV左右、电流约25 kA、脉宽约128 ns的条件下,获得了500 MW、脉宽约90 ns的高功率微波输出。对波形中出现的拐点进行了分析,研究表明:二极管电... 详细信息

对一种由弱变和强变结构组成的锥形磁绝缘线振荡器进行了长脉冲实验研究。在二极管电压350 kV左右、电流约25 kA、脉宽约128 ns的条件下,获得了500 MW、脉宽约90 ns的高功率微波输出。对波形中出现的拐点进行了分析,研究表明:二极管电压波形好坏会对微波源的性能造成严重的影响,较好的电压波形是实现长脉冲运行的关键。同时对采用不锈钢平面负载、不锈钢丝网状负载以及石墨负载电子收集极进行了实验研究,研究表明采用石墨收集极可以输出较好的微波波形。

关键词：高功率微波磁绝缘线振荡器正交场器件长脉冲

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S波段锥形磁绝缘线振荡器粒子模拟和实验研究

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强激光与粒子束 2008年第1期20卷 123-126页

作者：李志强钟辉煌樊玉伟舒挺杨建华许流荣赵延宋国防科学技术大学光电科学与工程学院长沙410073

提出了一种由弱变锥形主工作区和强变锥形提取区组成的锥形磁绝缘线振荡器结构。该结构主工作区采用弱变结构,在保持频率基本不变的情况下,可有效增加群速度,利于微波提取。模拟结果表明:该结构可以在二极管电压500 kV、电流32 kA的条... 详细信息

提出了一种由弱变锥形主工作区和强变锥形提取区组成的锥形磁绝缘线振荡器结构。该结构主工作区采用弱变结构,在保持频率基本不变的情况下,可有效增加群速度,利于微波提取。模拟结果表明:该结构可以在二极管电压500 kV、电流32 kA的条件下稳定输出平均功率2.5 GW、频率为2.65 GHz的微波;实验上也获得了GW级、频率为2.69 GHz的微波输出。

关键词：高功率微波磁绝缘线振荡器正交场器件粒子模拟

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Ku波段磁绝缘线振荡器研究

Ku波段磁绝缘线振荡器研究

作者：江涛国防科学技术大学

学位级别：硕士

磁绝缘线振荡器（Magnetically Insulated transmission Line Oscillator，MILO）是一种产生GW级高功率微波的正交场器件，是当前高功率微波研究领域的主要热点之一。目前，MILO研究主要集中在L、S、C等较低的微波频段。本文在对传统MIL... 详细信息

磁绝缘线振荡器（Magnetically Insulated transmission Line Oscillator，MILO）是一种产生GW级高功率微波的正交场器件，是当前高功率微波研究领域的主要热点之一。目前，MILO研究主要集中在L、S、C等较低的微波频段。本文在对传统MILO调研研究的基础上设计了一种工作于Ku波段的改进型MILO。论文主要从以下几个方面对Ku波段MILO展开了研究，得到了一些合理而有价值的结果。 1．对MILO进行了系统的理论研究。初步分析了MILO的工作原理，简单介绍了MILO中微波的产生、放大、提取机制。研究了MILO的色散关系，MILO工作于色散曲线后半区的近π模点。根据色散曲线研究了MILO各个结构参数的变化对π模频率的影响。设计了Ku波段MILO主慢波工作区的结构，根据电流密度和功率容量要求选择了过模结构，初步确定了结构参数。设计了Ku波段MILO的整体结构，与传统MILO相比，主要改进有：用扼流片代替扼流腔，防止微波向前泄漏;采用双腔提取结构，改善提取特性。另外，还研究了MILO的阻抗，电流，功率和效率等参数的特性。 2．开展了Ku波段MILO的模拟研究。重点研究了MILO各个参数对于微波输出功率、转换效率、工作频率、阻抗等性能的影响，总结了MILO设计和优化的一些基本规律。优化后的结构在输入电压510kV、输入电流55.7kA的条件下，得到4.1GW的微波输出，微波频率约为13.2GHz，效率约为14.4%。对Ku波段MILO进行了高频特性分析，得到主慢波结构的工作点为13.24GHz，是近π模点。进一步模拟得到了开腔谐振频率为13.3GHz，验证了色散关系分析、高频特性分析以及模拟结果的正确性。模拟得到了提取品质因数为106，与传统的经典MILO的品质因数相当。 3．设计了Ku波段MILO的模式转换器结构。对Ku波段MILO提取区同轴结构进行了模式的理论分析及数值计算;提出了支撑杆的设计方案;设计并优化了模式转换器的支撑杆及圆台结构。模拟得到支撑杆段实现TEM模传输系数约99.9%;模式转换器圆台实现TM01模的转换效率达到98.6%;整个模式转换器结构实现TM01模转换效率98.2%，功率容量约2GW。

关键词：磁绝缘线振荡器高功率微波正交场器件粒子模拟慢波结构扼流片双腔提取支撑杆模式转换器

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平面双频重入式磁控管的研究

平面双频重入式磁控管的研究

作者：周豪电子科技大学

学位级别：硕士

随着科技的进步,真空电子技术领域迎来了广泛的创新。输出频率由微波频段迈向太赫兹频段,输出功率由kW量级攀升至GW量级,电子效率不断提高。集成度高的微波功率模块、体积紧凑的真空微纳电子器件相继问世,真空电子技术同当代高新技术的... 详细信息

随着科技的进步,真空电子技术领域迎来了广泛的创新。输出频率由微波频段迈向太赫兹频段,输出功率由kW量级攀升至GW量级,电子效率不断提高。集成度高的微波功率模块、体积紧凑的真空微纳电子器件相继问世,真空电子技术同当代高新技术的联系更加紧密,正在向高功率、高效率、小型化、多样化发展。近年来,磁控管领域也涌现出了许多新的创意,平面双频重入式磁控管即为其中之一。横向拉长的阴极和阳极结构带来了更好的热稳定性,而被阴极分隔开的两个慢波结构具有很大的应用前景。本文在借鉴国内外研究成果的同时,从传统布局的磁控管工作原理出发,深入研究了平面重入式磁控管的工作方式,针对业界未曾研究过的问题进行了初步探索。然后结合对这一新型正交场器件的理解,根据现实需求设计了一款工作在90kV脉冲驱动电压下的平面双频磁控管,其具有两路频率比为3:4的微波输出,总功率高于10MW。设计时采用了理论推导和后期优化相结合的方式,从理想条件和近似公式入手,初步确定了各项参数,然后依据注波互作用的规律,对该器件的静电场分布和高频场分布进行了合理优化,最终确定了一种具有较好性能指标的参数组合。优化过程中采用的理念被证实为具有较高的参考价值,可以为同类器件的设计优化提供帮助。

关键词：磁控管双频真空电子器件正交场器件

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紧凑型L波段磁绝缘线振荡器研究

紧凑型L波段磁绝缘线振荡器研究

作者：樊玉伟国防科学技术大学

学位级别：硕士

磁绝缘线振荡器(MILO)是一种吉瓦级同轴正交场器件，它不需要外加磁场来绝缘慢波结构下面的电子流，磁绝缘传输线这种固有的特性使得它可以输入非常高(数十吉瓦)的电功率而在阴阳极之间不产生电击穿。深入研究其内部的电子运动规律和束... 详细信息

磁绝缘线振荡器(MILO)是一种吉瓦级同轴正交场器件，它不需要外加磁场来绝缘慢波结构下面的电子流，磁绝缘传输线这种固有的特性使得它可以输入非常高(数十吉瓦)的电功率而在阴阳极之间不产生电击穿。深入研究其内部的电子运动规律和束波相互作用的物理机制具有重要意义。本文从初步理论分析、粒子模拟、实验研究三个方面对磁绝缘线振荡器的基本物理过程进行了研究，得到了合理而有价值的结果。在理论分析中，初步分析了MILO中微波的产生与放大机理及MILO运行的基本理论。在模拟研究中，研究了MILO参数对微波输出功率、微波频率和束波转换效率的影响;在工作电压为550kV，二极管电流为82kA的条件下，模拟研究获得频率为1.9GHz，饱和后功率达5.4GW，束波转换效率达12％的模拟结果。在实验设计研究中，给出了MILO设计的基本思路，以及扼流片、支撑杆和模式转换器的设计方案：根据本研究室加速器的具体工作参数设计加工了MILO;并对所设计的结构进行了模拟研究，当工作电压为540kV，二极管电流为49kA的情况下，获得1.75GHz，饱和后功率为2.3GW，功率转换效率为8.7％的模拟输出。在实验研究中，利用所设计的MILO进行了实验研究。在二极管电压为538kV，二极管电流为61kA的条件下，获得1.76GHz，TM模，功率2.55GW，功率转换效率为7.8％的高功率微波辐射。实验结果和模拟结果符合得很好。

关键词：磁绝缘线振荡器高功率微波 PIC粒子模拟慢波结构正交场器件

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大功率正交场微波发生器

真空电子技术 1972年第1期 38-46,37页

作者： William C. Brown

有人提議利用置于空間同步轨道高度处的巨大太阳电池陣,从太阳获得电能。这就需要一种转换装置,将这种能量轉换成微波能量,以便传播到地球表面。在把直流轉换成高频能量的作用方面,正交場器件满足高效率、长寿命以及中等功率或极大的功... 详细信息

有人提議利用置于空間同步轨道高度处的巨大太阳电池陣,从太阳获得电能。这就需要一种转换装置,将这种能量轉换成微波能量,以便传播到地球表面。在把直流轉换成高频能量的作用方面,正交場器件满足高效率、长寿命以及中等功率或极大的功率的要求。大功率磁控管的直流-高频能量轉换效率为93％,总效率为86％。在3000兆赫下,已从增幅管(一种正交埸放大管)获得高于400千瓦連續波功率,效率为76％。純金属二次发射阴极的研制,使管子有长的寿命。最近研制的永久磁铁料料,重量輕,能給出满足于高效率的高磁埸。

关键词：正交场器件高频能量放大管阳极直流电位 M型器件电子管磁控管超高频电子管微波管

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用计算机模拟正交场分布发射放大器的空间电荷和二次发射效应

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真空电子技术 1973年第2期 51-64页

作者：苏奇才

本文研究了正交场分布发射或发射底极放大器广义的稳态非线性电子与波互作用理论。系统的方程是非线性微-积分方程,是从一维等效传输线方程,洛仑兹力方程,连续方程和泊松方程展开而来。在理论中考虑了直流、高频和空间电荷力以及底极的... 详细信息

本文研究了正交场分布发射或发射底极放大器广义的稳态非线性电子与波互作用理论。系统的方程是非线性微-积分方程,是从一维等效传输线方程,洛仑兹力方程,连续方程和泊松方程展开而来。在理论中考虑了直流、高频和空间电荷力以及底极的二次发射的影响。数字计算机的解表明,要有增益,高频激励要有个门槛值,而且考虑了空间电荷力和二次发射时增益是提高的。靠近输出端线性地减小磁场也增加增益。根据硬-核-群聚(HKB)模型的近似解指出与计算机解有极好的一致性。

关键词：正交场器件二次发射互作用高频场 M型器件电子发射饱和增益电子注空间电荷力大气体电荷空间电荷电子能量电子设备放大器计算机仿真计算机模拟