摘要：对一个S波段TE_(11)输出8腔全腔提取相对论磁控管(R8 ACAE-RM)的永磁包装设计进行了初步探索。采用一种内磁块和外磁块相组合的结构,内磁块置于阳极筒内阳极块两端,外磁块置于阳极筒外,在互作用区产生磁感应强度约为0.34 T,轴向均匀区长度为72 mm的磁场,永磁体重量仅为21 kg。相较于传统外磁体系统,该设计可以使磁体重量降低,互作用区磁场强度更加均匀,系统结构更加紧凑,满足高功率微波源系统的轻量化、小型化需求。相对论磁控管选择π模作为其工作模式,通过全腔提取结构输出4个90°扇形TE_(11)模式,最后通过同轴插板模式转换器进行模式转换输出圆波导TE_(11)模式。利用粒子模拟软件对器件仿真模拟,在二极管电压320 kV,永磁体产生的磁场空间下,R8 ACAE-RM获得了1.06 GW的微波输出功率,微波中心频率为2.44 GHz,转换效率约为47%。

摘要：针对压控晶闸管脉冲工作特性和串联使用需求,设计了一种可级联的驱动电路,实现了多级串联压控晶闸管的同步开通。首先,介绍了电路拓扑及工作原理,利用推挽结构的平面耦合电感器隔离初、次级信号并传递驱动能量,解决了串联驱动小型化和低压供电条件下快前沿输出的问题;其次,通过计算和仿真确定了电路参数和主要器件选型;最后,使用6级串联的MCT作为放电开关搭建了测试电路,在充电电压8.4 kV、工作重复频率20 Hz条件下,4Ω电阻负载上获得了幅值为1.958 kA的准方波脉冲电流。

摘要：激光具有亮度极高、方向性好的特殊优势,因此有可能被用于远距离无线传能、发挥特殊的作用。为了延长高空无人机的飞行时间,使用激光对高空无人机进行无线传能是一种理论上可行的方法。通过对激光无线传能技术的现状进行调研,发现目前激光无线传能的距离不够远、传输功率和传输效率均不高。为解决这些问题,首次提出了以掺Yb光纤激光器为光源、InGaAs光伏电池为光电转换模块,同时使用激光中继技术以实现激光远距离无线传能的技术路线。根据激光无线传能的工作流程,调研了激光产生、传输、接收和光电转换等流程的效率,在忽略天气状况、跟踪瞄准误差和激光强度不均匀等因素的前提下推算出使用激光对相距60 km的高空无人机进行无线传能的系统效率(电-激光-电的转换效率)可达11%~14%。目前,尚未发现有对激光远距离无线传能的系统效率进行定量计算的公开文献。同时,对提高激光远距离无线传能系统效率的技术途径进行了初步的探讨,为未来开展高功率激光远距离无线传能技术研究和设计激光无线传能系统提供了参考。

摘要：扩展互作用速调管是一种在毫米波、亚毫米波频段具有广泛应用前景的电真空器件.本文基于运动学理论、感应电流定理和电荷守恒定律,推导一间隙到五间隙谐振腔的电子负载电导和电子负载电纳的表达式,分析了谐振腔间隙宽度、间隙数和间隙周期等参数对电子注与微波之间能量交换的影响和谐振腔谐振频率的影响.根据理论分析结果,采用三维电磁仿真软件设计了一款工作于G波段的扩展互作用速调管,仿真结果显示,当电子注电压为24 kV、电流为0.15 A、输入功率为200 mW、轴向引导磁感应强度为0.8 T时,在中心频率217.94 GHz处,输出功率为225.5 W,电子效率为6.26%,增益为30.5 dB,3 dB带宽约为470 MHz.

摘要：带状注扩展互作用速调管具有高峰值功率和高平均功率的特点,是一种具有广泛应用前景的电真空器件.基于电子流振荡理论,在小信号条件下推导了纵向模式为2π模的三间隙谐振腔的电子负载电导和电子负载电纳的表达式,分析了等离子体频率、间隙宽度和相邻间隙中心之间的距离等参数对电子负载电导和电子负载电纳的影响.根据理论分析结果,结合三维电磁仿真软件完成了一款工作于W波段的带状注扩展互作用速调管放大器的模拟设计.电子注横截面尺寸为4 mm×0.32 mm时,在工作电压为19.5 k V,电流为3.5 A,输入功率为1 W,轴向引导磁场为0.85 T的条件下,频率94.47 GHz处得到输出功率为5773 W,增益为37.6 d B,电子效率为8.46%,3 d B带宽约140 MHz.

摘要：采用静电场模拟对二极管结构及导引磁场位形分布进行了优化设计,并在20GW脉冲功率源上进行了重复频率运行实验研究,二极管输出电子束电压超过1MV,电流达20kA,脉冲宽度45ns,重复频率100Hz,达到了设计指标.

摘要：基于运动学理论、感应电流定理和电荷守恒定律,分析了分布作用谐振腔的渡越时间效应,推导了各个谐振腔工作于π模的电子注与微波之间的能量转换系数、电子负载电导和电子负载电纳,计算结果显示采用分布作用谐振腔有利于提高速调管的工作效率.利用三维电磁仿真软件,设计了一款工作于W波段的分布作用速调管.完成了速调管的加工和封接,搭建了测试平台,开展了相关实验研究.实验结果显示,当电子注电压20.8 kV,电流0.3 A,输入功率30 mW时,在中心频率95.37 GHz处,得到了175 W峰值脉冲输出功率,电子效率2.8%,增益34.6 dB, 3 dB带宽大于90 MHz.

摘要：对一种新型两腔振荡器进行了理论和数字模拟研究.这种结构中的调制腔实现电子束速度调制,调制后的电子束在通过两腔之间一个微波场较弱的区间时实现电子束群聚,然后在换能腔实现电子能量到微波能量的转换,并通过输出结构输出.同时,调制腔和换能腔之间存在微波耦合,换能腔中的一部分微波能量可以耦合到调制腔,形成一个正反馈回路,在一定条件下实行微波振荡.设计了一个X波段的器件,理论效率为29·4%,2·5维ParticleinCell(PIC)程序模拟的效率为28%,微波频率为9·42GHz,微波输出功率为2·25GW.

摘要：介绍利用20GW加速器二极管产生的电子束源,开展S波段相对论速调管振荡器(RKO)的理论设计、粒子模拟和实验研究的情况.该RKO采用3个紧密耦合的圆柱腔作为振荡腔,束流经过一段漂移管的群聚后采用三轴输出腔提取微波.该振荡器具有起振时间快、结构紧凑、束波转换效率较高等优点.采用无箔空心阴极和0.9T的恒流源磁场引出的电压1MV、束流13kA、脉宽40ns的环形电子束驱动RKO,单次运行输出了3.5GW的辐射微波功率,效率27%,频率2.86GHz,瞬时带宽2%;脉冲重复频率20Hz运行时,输出微波功率3.4GW.实验结果与粒子模拟结果符合得较好.

摘要：在双频磁绝缘线振荡器的基础上,提出了多频磁绝缘线振荡器的设想,并利用电磁模拟软件,通过对磁绝缘线振荡器的高频结构进行优化,设计出了多频磁绝缘线振荡器。给出了能够同时稳定输出微波频率数目为1,2,3,4,5的多频磁绝缘线振荡器的粒子模拟结果。结果表明:多频磁绝缘线振荡器可以产生多个频率的高功率微波信号,其功率效率较单频磁绝缘线振荡器的功率效率有明显降低。