3 mm低电压回旋管设计与模拟

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3 mm低电压回旋管设计与模拟

黄勇, 李宏福, 喻胜, 罗勇, 牛新建, 徐勇, 雷朝军

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黄勇, 李宏福, 喻胜, 罗勇, 牛新建, 徐勇, 雷朝军. 3 mm低电压回旋管设计与模拟[J]. 电子科技大学学报, 2009, 38(1): 79-82.

引用本文:

黄勇, 李宏福, 喻胜, 罗勇, 牛新建, 徐勇, 雷朝军. 3 mm低电压回旋管设计与模拟[J]. 电子科技大学学报, 2009, 38(1): 79-82.

HUANG Yong, LI Hong-fu, YU Sheng, LUO Yong, NIU Xin-jian, XU Yong, LEI Chao-jun. Design and Simulation of a 3 mm Low-Voltage Gyrotron[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2009, 38(1): 79-82.

Citation:

HUANG Yong, LI Hong-fu, YU Sheng, LUO Yong, NIU Xin-jian, XU Yong, LEI Chao-jun. Design and Simulation of a 3 mm Low-Voltage Gyrotron[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2009, 38(1): 79-82.

3 mm低电压回旋管设计与模拟

黄勇^1,2,
李宏福¹,
喻胜¹,
罗勇¹,
牛新建¹,
徐勇¹,
雷朝军³

1.
电子科技大学物理电子学院成都 610054;
2.
装备指挥技术学院信息装备系北京怀柔 101416;
3.
中国人民武装警察部队学院基础部河北廊坊 065000

基金项目:

国家自然科学基金(DZ0203)

作者简介:
黄勇(1967-)，男，博士，副教授，主要从事高功率微波毫米波技术方面的研究.

中图分类号: TN129

Design and Simulation of a 3 mm Low-Voltage Gyrotron

1.
School of Physical Electronics,University of Electronic Science and Technology of China Chengdu 610054;
2.
Department of Information Equipment,Academy of Equipment Command and Technology Huairou Beijing 101416;
3.
Foundation Department,Chinese People Armed Police Forces Academy Langfang Hebei 065000

摘要: 设计了一种3mm低电压二次谐波渐变结构复合腔回旋管，采用二次回旋谐波工作可以在获得高效率的同时，降低工作磁场到基波工作所要求磁场的1/2，使磁场系统简单紧凑。选择工作电压为25kV，可以降低回旋管对绝缘的要求和供电系统的体积及重量；采用渐变结构复合腔控制模式竞争和提高效率；工作模式为低损耗的TE02/TE03模式，有利于连续波工作。通过对回旋管中谐振腔结构、模式竞争以及注—波互作用的研究，分析了高频结构特性、寄生模式的抑制和工作参数优化等问题，给出了模拟设计结果。
- 复合腔 /
- 电子注 /
- 回旋管 /
- 低电压 /
- 二次谐波
Abstract: A 3 mm low-voltage second-harmonic complex cavity gyrotron with gradual transition is designed and evaluated with a particle-in-cell code. The high efficient gyrotron interaction can be achieved at the second harmonic. The insulation requirements of the gyrotron and the size and weight of the power supply can be reduced by setting the operation voltage at 25 kV. A diffraction-coupled complex cavity operating in the low ohmic loss TE02/TE03 circular modes is introduced to control the mode competition problem and promote efficiency. The characteristics of RF structure, the suppression of parasite oscillations, and the optimization of work parameters are discussed. The PIC simulation results show that the gyrotron can generate 34 kW output power at 94 GHz with 34% operation efficiency.
- complex cavity /
- electron beam /
- gyrotron /
- low voltage /
- second harmonic

[1]	张双狮, 雷朝军, 刘迎辉, 牛新建, 魏彦玉. 瞬态电磁场三维时域有限差分模拟研究 . 电子科技大学学报, 2019, 48(1): 13-21. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2019.01.003
[2]	Wei WANG, Tao SONG, Di-wei LIU, Sheng-gang LIU. Design of a High-Efficiency Quasi-Optical Mode Converter for a 0.42 THz-TE_{17, 4} Gyrotron . 电子科技大学学报, 2018, 47(6): 840-846. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2018.06.007
[3]	王柯俨, 宋娟, 李云松, 郭杰. 基于配准和二次码率控制的光谱图像压缩 . 电子科技大学学报, 2017, 46(1): 9-14. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.01.002
[4]	雷朝军, 刘迎辉, 蒙林, 段耀勇. 110 GHz回旋振荡管高频结构优化设计研究 . 电子科技大学学报, 2017, 46(6): 845-849. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.06.009
[5]	Sen GONG, Min HU, Ren-bin ZHONG, Xiao-xing CHENG, Ping ZHANG, Tao ZHAO, Sheng-gang LIU. Surface Plasmon Polaritons Coupled from Nano-Slits Array Excited by Electron Beam . 电子科技大学学报, 2016, 45(4): 707-711. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2016.04.025
[6]	龚森, 胡旻, 钟任斌, 陈晓行, 张平, 赵陶, 刘盛纲. 电子注激励石墨烯表面等离子体激元的研究 . 电子科技大学学报, 2016, 45(1): 71-76. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2016.01.011
[7]	邓江, 曾葆青. Al掺杂MgO保护层对二次电子发射系数的影响 . 电子科技大学学报, 2015, 44(3): 375-380. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.03.010
[8]	雷朝军, 刘迎辉, 喻胜, 李宏福, 赵其祥. 高次模回旋管中的非工作模式抑制研究 . 电子科技大学学报, 2015, 44(5): 695-699. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.05.010
[9]	傅文杰, 鄢扬. 共焦柱面准光谐振腔回旋管研究 . 电子科技大学学报, 2015, 44(4): 528-533. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.04.010
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[11]	鄢然, 罗勇. Ka回旋行波管自洽非线性注-波互作用研究 . 电子科技大学学报, 2011, 40(6): 873-877. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.06.013
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[13]	鄢扬, 夏连城, 吴坚强, 吴峰. 220 GHz回旋管模式竞争分析和数值模拟 . 电子科技大学学报, 2009, 38(3): 372-375. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2009.03.013
[14]	徐骏宇, 高正平. 一种高效率低电压3倍负压电荷泵的设计 . 电子科技大学学报, 2005, 34(1): 73-76.
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3 mm低电压回旋管设计与模拟

1. 电子科技大学物理电子学院成都 610054;

2. 装备指挥技术学院信息装备系北京怀柔 101416;

3. 中国人民武装警察部队学院基础部河北廊坊 065000

基金项目:

国家自然科学基金(DZ0203)

作者简介:
黄勇(1967-)，男，博士，副教授，主要从事高功率微波毫米波技术方面的研究.

收稿日期: 2008-05-23
修回日期: 2008-11-17
刊出日期: 2009-02-15

中图分类号: TN129

关键词:

摘要: 设计了一种3mm低电压二次谐波渐变结构复合腔回旋管，采用二次回旋谐波工作可以在获得高效率的同时，降低工作磁场到基波工作所要求磁场的1/2，使磁场系统简单紧凑。选择工作电压为25kV，可以降低回旋管对绝缘的要求和供电系统的体积及重量；采用渐变结构复合腔控制模式竞争和提高效率；工作模式为低损耗的TE02/TE03模式，有利于连续波工作。通过对回旋管中谐振腔结构、模式竞争以及注—波互作用的研究，分析了高频结构特性、寄生模式的抑制和工作参数优化等问题，给出了模拟设计结果。

English Abstract

黄勇, 李宏福, 喻胜, 罗勇, 牛新建, 徐勇, 雷朝军. 3 mm低电压回旋管设计与模拟[J]. 电子科技大学学报, 2009, 38(1): 79-82.

引用本文:

黄勇, 李宏福, 喻胜, 罗勇, 牛新建, 徐勇, 雷朝军. 3 mm低电压回旋管设计与模拟[J]. 电子科技大学学报, 2009, 38(1): 79-82.

HUANG Yong, LI Hong-fu, YU Sheng, LUO Yong, NIU Xin-jian, XU Yong, LEI Chao-jun. Design and Simulation of a 3 mm Low-Voltage Gyrotron[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2009, 38(1): 79-82.

Citation:

HUANG Yong, LI Hong-fu, YU Sheng, LUO Yong, NIU Xin-jian, XU Yong, LEI Chao-jun. Design and Simulation of a 3 mm Low-Voltage Gyrotron[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2009, 38(1): 79-82.

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