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基于263 GHz回旋行波放大器的带栅Cusp电子枪研究
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作者 李波 高俊强 +3 位作者 高福 舒国响 尹华碧 何文龙 《真空电子技术》 2024年第4期20-25,共6页
基于实验室的超导磁体,为工作在263 GHz的回旋行波放大器设计了一个电子枪。通过对电子枪的理论分析以及结合MATLAB、POISSON SUPERFISH和Trak Charged Particle Toolkit进行了大量的模拟计算,讨论了不同的结构参数和磁场对电子注的横... 基于实验室的超导磁体,为工作在263 GHz的回旋行波放大器设计了一个电子枪。通过对电子枪的理论分析以及结合MATLAB、POISSON SUPERFISH和Trak Charged Particle Toolkit进行了大量的模拟计算,讨论了不同的结构参数和磁场对电子注的横纵速度比及其零散的影响,确定了磁场和发射极的参数值并加快了大回旋电子注性能参量的优化,得到符合设计要求且具有工程实际应用的带栅电子枪。在超导磁体中主线圈、收集极线圈和阴极线圈的电流为51.253 A时产生的磁场分布中,该电子枪预计能够在偏置电压为1 kV和一定初始发射角零散的情况下产生25 kV、0.5 A、横纵速度比为1.1、横纵速度比零散为6%的大回旋电子注。当带栅电子枪处于偏置电压为-64 V以下时,电子注被完全关断。 展开更多
关键词 回旋电子注 Cusp电子枪 回旋行波放大器 回旋
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螺旋波纹波导回旋行波放大器的研究
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作者 高俊强 李波 +3 位作者 高福 舒国响 尹华碧 何文龙 《真空电子技术》 2024年第4期15-19,共5页
介绍了一种工作频率范围在200~220 GHz,输出功率为7 kW的回旋管行波放大器。70 keV、1.5 A、大回旋电子束的回旋模式的三次谐波与五折螺纹波导互作用区域中传播的类TE 31模式发生共振相互作用,实现宽带放大。大回旋电子束由一个磁会切(C... 介绍了一种工作频率范围在200~220 GHz,输出功率为7 kW的回旋管行波放大器。70 keV、1.5 A、大回旋电子束的回旋模式的三次谐波与五折螺纹波导互作用区域中传播的类TE 31模式发生共振相互作用,实现宽带放大。大回旋电子束由一个磁会切(CUSP)电子枪所产生,所设计的类TE 31模式具有理想的色散特性,其色散特性通过理论预测,计算机模拟和实验相结合来设计优化。三维粒子仿真(CST PIC)模拟得到了输出功率和增益分别为约7 kW和51.5 dB,输入信号功率为50 mW,3 dB瞬时增益带宽约为20 GHz。 展开更多
关键词 太赫兹放大器 回旋行波放大器 螺纹波导互作用区域 色散特性
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具有分布损耗波导结构的回旋行波放大器绝对不稳定性 被引量:3
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作者 薛谦忠 纵啸宇 +1 位作者 邹峰 刘濮鲲 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期263-267,共5页
详细推导了具有分布损耗波导结构的回旋行波放大器的色散特性。通过绝对不稳定性振荡出现的条件,给出求解具有损耗波导结构回旋行波管放大器的绝对不稳定性起振电流的数值计算方法。研究结果表明:绝对不稳定性起振电流与损耗波导的集肤... 详细推导了具有分布损耗波导结构的回旋行波放大器的色散特性。通过绝对不稳定性振荡出现的条件,给出求解具有损耗波导结构回旋行波管放大器的绝对不稳定性起振电流的数值计算方法。研究结果表明:绝对不稳定性起振电流与损耗波导的集肤深度有关,选择有较大的集肤深度的损耗波导可以提高绝对不稳定性起振电流;绝对不稳定性起振电流同时也与工作磁场偏离饱和磁场的程度以及电子束的纵横速度比有关;通过设计具有分布损耗波导结构的注-波互作用电路,以及工作磁场、电子束的纵横速度比,可以在兼顾带宽、效率的条件下,保证回旋行波管放大器稳定工作。 展开更多
关键词 高功率微波 分布损耗波导 回旋行波放大器 绝对不稳定性
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螺旋波纹壁圆柱波导回旋行波放大器的非线性模拟 被引量:2
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作者 张辉波 张世昌 +3 位作者 辛奇 孔艳岩 邱春蓉 赖颖昕 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期2059-2062,共4页
给出了螺旋波纹壁圆柱波导回旋行波放大器非线性模拟中,处理偏模的初值问题和计算精度瞬时监测问题两项关键技术。采用这些技术编制的程序所得到的数值计算结果与Denisov等人实验观测值符合得很好。在此基础上,对电子束速度离散、螺旋... 给出了螺旋波纹壁圆柱波导回旋行波放大器非线性模拟中,处理偏模的初值问题和计算精度瞬时监测问题两项关键技术。采用这些技术编制的程序所得到的数值计算结果与Denisov等人实验观测值符合得很好。在此基础上,对电子束速度离散、螺旋开槽周期和开槽深度对效率的影响,进行了非线性模拟研究。结果表明:螺旋波纹壁圆柱波导回旋行波放大器效率对电子束速度离散不敏感,而对螺旋波纹开槽周期和开槽深度的依赖性较强;通过参数优化可望把目前实验的效率水平提高到25.6%。 展开更多
关键词 高功率微波 螺旋波纹波导 回旋行波放大器 非线性模拟
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3mm回旋行波放大器单阳极磁控注入式电子枪的设计 被引量:7
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作者 殷瑞剑 刘濮鲲 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第6期1507-1510,共4页
该文根据3mm回旋行波放大器对电子枪的要求,完成了单阳极磁控注入式电子枪的设计。首先由绝热理论和角动量守恒关系式,求出了电子枪的初始设计参数,如阴极倾角、电子注发射表面宽度和阴-阳极间距离等;然后借助电子注轨迹分析程序EGUN,... 该文根据3mm回旋行波放大器对电子枪的要求,完成了单阳极磁控注入式电子枪的设计。首先由绝热理论和角动量守恒关系式,求出了电子枪的初始设计参数,如阴极倾角、电子注发射表面宽度和阴-阳极间距离等;然后借助电子注轨迹分析程序EGUN,利用数值计算的方法得到了最终的电子注参数。结果显示:在电子注加速电压70kV,工作电流4.55A,电子注的横向与纵向速度比为1.0时,电子注的轴向速度零散为2.4%,能够满足回旋行波管放大器对电子注低速度零散的要求。 展开更多
关键词 回旋行波放大器 电子枪 单阳极 速度零散
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Ka波段三段损耗波导结构二次谐波回旋行波放大器的模拟与设计 被引量:3
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作者 殷瑞剑 刘濮鲲 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期16-20,共5页
研究了一种具有多段损耗波导结构的8mm二次谐波回旋行波放大器.通过稳定性分析,确定了放大器的工作参数,并对其注-波互作用过程进行了详细的分析和讨论,完成了工作在35GHzTE02模二次谐波三段损耗波导结构回旋行波放大器的优化设计.非线... 研究了一种具有多段损耗波导结构的8mm二次谐波回旋行波放大器.通过稳定性分析,确定了放大器的工作参数,并对其注-波互作用过程进行了详细的分析和讨论,完成了工作在35GHzTE02模二次谐波三段损耗波导结构回旋行波放大器的优化设计.非线性模拟结果表明,该互作用结构能有效地抑制寄生模式,在速度零散为3%的情况下,其峰值功率为125kW、增益为39dB、3dB带宽为4.3%. 展开更多
关键词 KA波段 多段损耗波导 谐波 回旋行波放大器
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回旋行波放大器中的电子束群聚与增益 被引量:2
7
作者 杨蕴渊 丁武 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第2期207-210,共4页
给出了描述回旋行波放大器中辐射场演化的方程组 ,对电子束的群聚做了详细的理论分析 ,推导出了辐射场小信号增益的解析表达式 ,并得到两点结论 :在小信号区 ,力群聚作用可超过惯性群聚作用而产生负增益 ;在一定条件下 ,轴向群聚和角向... 给出了描述回旋行波放大器中辐射场演化的方程组 ,对电子束的群聚做了详细的理论分析 ,推导出了辐射场小信号增益的解析表达式 ,并得到两点结论 :在小信号区 ,力群聚作用可超过惯性群聚作用而产生负增益 ;在一定条件下 ,轴向群聚和角向群聚这两种作用可以相互增强。 展开更多
关键词 回旋行波放大器 群聚 小信号增益 电子束
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同轴回旋行波放大器的理论和数值研究 被引量:1
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作者 杨温渊 丁武 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期200-204,共5页
 给出了一组描述同轴回旋行波放大器中波束相互作用的非线性自洽方程组,对该放大器的运行特性进行了研究。得到:在小信号区,辐射场的增益随同轴波导的内外半径比b/a的增加而增加,达到饱和时的辐射功率仅略有下降;内外导体管壁上的功率...  给出了一组描述同轴回旋行波放大器中波束相互作用的非线性自洽方程组,对该放大器的运行特性进行了研究。得到:在小信号区,辐射场的增益随同轴波导的内外半径比b/a的增加而增加,达到饱和时的辐射功率仅略有下降;内外导体管壁上的功率损耗密度随b/a的增加而减小。采用电压为90kV,电流为10A,纵向速度零散度为3%,速率比为1的电子束,在34.26~36.78GHz的频率范围内,计算得到了峰值功率约230kW的微波输出,相应的增益和效率分别为46.6dB和25.5%,带宽为7%,内外导体管壁上功率的最大损耗分别为80和56W/cm2。 展开更多
关键词 回旋行波放大器 同轴结构 数值模拟 波束相互作用 非线性自洽方程组
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一种高功率宽带回旋行波放大器 被引量:1
9
作者 徐福锴 丁武 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第9期889-894,共6页
 研究了一种X波段高功率宽带回旋行波放大器,它由改变了局部周期的矩形盘荷波导组成,并采用锥化引导磁场和盘的高度来提高增益和带宽。分析了器件的线性特性。利用全电磁(PIC)三维模拟程序EMC进行了数值模拟,结果表明:可以得到功率介...  研究了一种X波段高功率宽带回旋行波放大器,它由改变了局部周期的矩形盘荷波导组成,并采用锥化引导磁场和盘的高度来提高增益和带宽。分析了器件的线性特性。利用全电磁(PIC)三维模拟程序EMC进行了数值模拟,结果表明:可以得到功率介于88~103kW,相对带宽介于16.63%~24.11%的不同微波输出。 展开更多
关键词 矩形盘荷波导 周期长度 线性锥化引导磁场 回旋行波放大器
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倍频谐波回旋行波放大器的研究 被引量:1
10
作者 杨蕴渊 丁武 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第4期483-486,共4页
通过研究倍频谐波回旋行波放大器中电子束在调制区和漂移区中的群聚与在辐射区中的辐射,给出了器件各部分的最佳参数;同时在均匀波导管和引导场的情况下,运用低速率比的电子束获得了宽带输出。当电子束的电压为130kV、电流为2... 通过研究倍频谐波回旋行波放大器中电子束在调制区和漂移区中的群聚与在辐射区中的辐射,给出了器件各部分的最佳参数;同时在均匀波导管和引导场的情况下,运用低速率比的电子束获得了宽带输出。当电子束的电压为130kV、电流为20A、速率比为0.8以及纵向速度散度为1%时,模拟得到器件的饱和带宽至少可达到10%,峰值功率和增益分别为290kW和50dB,常数驱动带宽约9%。 展开更多
关键词 回旋行波放大器 回旋谐波 电子群聚
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回旋行波放大器输出端反射对其稳定性的影响
11
作者 孙海燕 姜岩峰 +1 位作者 李尹 罗积润 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期755-760,共6页
基于回旋行波放大器的线性理论和反射边界条件,建立了渐变输出端存在反射时回旋行波放大器模型,分析了TE01圆电模基波回旋行波放大器输出端反射对其增益、返波起振长度、返波起振电流和返波起振频率的影响。结果表明,随着反射增强,线性... 基于回旋行波放大器的线性理论和反射边界条件,建立了渐变输出端存在反射时回旋行波放大器模型,分析了TE01圆电模基波回旋行波放大器输出端反射对其增益、返波起振长度、返波起振电流和返波起振频率的影响。结果表明,随着反射增强,线性增益降低,返波起振长度和起振电流减小,返波起振频率的变化较小;反射增强将在一定程度内影响放大器的稳定性。 展开更多
关键词 回旋行波放大器 回旋返波振荡 反射系数 注-波互作用 起振条件
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140 GHz螺旋波纹波导小回旋行波放大器的研究
12
作者 唐林 易宇 +6 位作者 胡锦程 冯俞铭 徐望炬 赵小艳 郭思豆 刘頔威 张开春 《真空电子技术》 2023年第3期39-44,共6页
针对140 GHz回旋行波管,采用三折螺旋波纹波导作为慢波结构,通过色散特性分析优化螺旋波纹波导结构参数,达成了抑制模式竞争和扩展带宽的目的;依据布拉格衍射机理设计了输入耦合器,能够确保电子束有效流通以及信号稳定输入,且在136.5~14... 针对140 GHz回旋行波管,采用三折螺旋波纹波导作为慢波结构,通过色散特性分析优化螺旋波纹波导结构参数,达成了抑制模式竞争和扩展带宽的目的;依据布拉格衍射机理设计了输入耦合器,能够确保电子束有效流通以及信号稳定输入,且在136.5~144 GHz范围内,S_(21)>-0.5 dB。以小回旋电子注为激励源对该螺旋波纹波导回旋行波放大器进行了PIC仿真,当输入信号的频率为140 GHz、功率为50 W时,输出信号功率为223 kW,增益为36.49 dB;在134~142 GHz的频率范围时,输出功率在113~223 kW之间,3 dB带宽大于8 GHz。本文将螺旋波纹波导结构应用于140 GHz并取得了高增益和大带宽,对后续在更高频率的研究和工程应用具有较高的参考价值。 展开更多
关键词 螺旋波纹波导 回旋行波放大器 色散特性 注-波互作用
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基于多目标遗传算法的回旋行波放大器分布式损耗参数优化 被引量:1
13
作者 王秋实 罗积润 彭澍源 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期179-184,共6页
通过使用多目标遗传算法对回旋行波放大器加载分布式损耗的电阻率和厚度参数进行优化,得出了两个参数的最佳组合值:损耗层厚度0.116mm,电阻率为铜的77 882倍,此时放大器达到最大增益15.9dB。并且通过单目标遗传算法对该值的准确性进行... 通过使用多目标遗传算法对回旋行波放大器加载分布式损耗的电阻率和厚度参数进行优化,得出了两个参数的最佳组合值:损耗层厚度0.116mm,电阻率为铜的77 882倍,此时放大器达到最大增益15.9dB。并且通过单目标遗传算法对该值的准确性进行了验证,使得放大器在有效抑制回旋返波振荡的同时实现了增益的最大化。 展开更多
关键词 多目标遗传算法 回旋行波放大器 分布式损耗 回旋返波振荡
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双束回旋行波放大器的研究 被引量:6
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作者 杨蕴渊 丁武 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 1999年第12期2275-2282,共8页
提出了运用双束电子束增加回旋行波放大器带宽的新想法,建立了模型并对其做了理论分析和数值模拟.研究表明:该模型不仅可产生宽的输出带宽和高的输出功率,且与已有宽带模型相比,增益要高得多.当两束电子束的电流均为10 A,电... 提出了运用双束电子束增加回旋行波放大器带宽的新想法,建立了模型并对其做了理论分析和数值模拟.研究表明:该模型不仅可产生宽的输出带宽和高的输出功率,且与已有宽带模型相比,增益要高得多.当两束电子束的电流均为10 A,电压分别为90 和153 kV,速率比分别为10 和062 ,纵向动量散度分别为55 % 和12 % 时,器件输出的饱和带宽至少可达到22 % ,峰值功率和指数增益分别为395 k W 和62 dB,效率为16 % ;如果在相互作用区的末段对引导磁场进行弱的锥化,可以得到约23 % 的常量驱动带宽,输出功率仍有280 k 展开更多
关键词 带宽 回旋行波放大器 双电子束
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增加回旋行波放大器带宽的一种新方法 被引量:4
15
作者 杨蕴渊 丁武 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2000年第2期277-281,共5页
提出了一种增加回旋行波放大器带宽的新模型,其特点是适当地选取轴向引导磁场的初值并从相互作用区的给定位置开始使其缓慢地线性减小.该模型的输出带宽可达到已有宽带模型的水平,但效率有较大提高.对波束相互作用的物理机制进行了理论... 提出了一种增加回旋行波放大器带宽的新模型,其特点是适当地选取轴向引导磁场的初值并从相互作用区的给定位置开始使其缓慢地线性减小.该模型的输出带宽可达到已有宽带模型的水平,但效率有较大提高.对波束相互作用的物理机制进行了理论分析并用数值模拟的方法进行了证实.当电子束的电流为7A,电压为90kV,速率比为10,纵向动量散度为2%时,计算得到了20%的常数驱动带宽和42%的效率,输出的峰值功率和增益分别为260kW和47dB. 展开更多
关键词 回旋行波放大器 带宽 增益
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分布损耗对回旋行波放大器稳定性的影响 被引量:1
16
作者 孙海燕 焦重庆 罗积润 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期238-242,共5页
基于电磁模式的色散方程和回旋管非线性理论,研究了损耗层厚度对回旋行波放大器注-波互作用的影响.结果表明,合理选择损耗层电导率和厚度能够让期待的工作模式TE01衰减较小,而对应的竞争模式TE21因损耗很大而更难以起振,随厚度的增加,... 基于电磁模式的色散方程和回旋管非线性理论,研究了损耗层厚度对回旋行波放大器注-波互作用的影响.结果表明,合理选择损耗层电导率和厚度能够让期待的工作模式TE01衰减较小,而对应的竞争模式TE21因损耗很大而更难以起振,随厚度的增加,放大带宽从两边向中间收缩变窄,频带中间部分的输出功率会上升,曲线更加平坦,从而达到改善互作用稳定性的目的. 展开更多
关键词 回旋行波放大器 起振长度 起振频率 饱和功率
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回旋行波放大器输出端反射对注-波互作用的影响
17
作者 孙海燕 焦重庆 罗积润 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期925-929,共5页
基于回旋行波放大器的非线性自洽理论,研究渐变输出端反射对回旋行波放大器注-波互作用的影响.数值模拟结果表明,对于Ka波段TE01模基波工作回旋行波放大器,渐变输出端渐变角的变化以及互作用长度的改变将导致不同的反射系数幅度和相位,... 基于回旋行波放大器的非线性自洽理论,研究渐变输出端反射对回旋行波放大器注-波互作用的影响.数值模拟结果表明,对于Ka波段TE01模基波工作回旋行波放大器,渐变输出端渐变角的变化以及互作用长度的改变将导致不同的反射系数幅度和相位,从而影响注-波互作用过程,改变功率演化过程.在输出饱和功率不变的情况下,合理选择输出渐变角,可能可以减小注-波互作用长度,展宽互作用频带. 展开更多
关键词 回旋行波放大器 注-波互作用 反射系数
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W波段二次谐波回旋行波管放大器 被引量:2
18
作者 李志良 冯进军 +3 位作者 刘本田 王峨锋 曾旭 张杨 《太赫兹科学与电子信息学报》 2015年第3期365-368,共4页
采用谐波工作的回旋管互作用磁场比基波磁场降低了1/s,可降低整管磁场设计难度,具有较大的应用前景。通过对W波段二次谐波回旋行波管高频介质加载结构、模式竞争和注波互作用研究,确定了该放大器的工作参数。非线性模拟表明,当应用100 k... 采用谐波工作的回旋管互作用磁场比基波磁场降低了1/s,可降低整管磁场设计难度,具有较大的应用前景。通过对W波段二次谐波回旋行波管高频介质加载结构、模式竞争和注波互作用研究,确定了该放大器的工作参数。非线性模拟表明,当应用100 k V,20 A,α=1.2的电子注时,该回旋管可在91 GHz频率处产生465 k W的输出功率和49 d B的增益结果。并且,基于耦合波理论,讨论了一个轴对称半径微扰的TE02~TE01输出模式变换器,效率在95%以上时,其带宽达到4 GHz。 展开更多
关键词 回旋行波放大器 W波段 二次谐波 模式变换器
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损耗介质加载结构Ka波段TE01模回旋行波管放大器稳定性的分析 被引量:3
19
作者 纵啸宇 薛谦忠 杜朝海 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期1483-1486,共4页
该文从分析损耗介质加载金属圆波导中电磁波传输特性出发,应用回旋行波管放大器小信号色散方程,研究损耗介质加载结构TE01模回旋行波管放大器绝对不稳定性振荡和回旋返波振荡对器件稳定性的影响。结果表明:损耗介质的加载,可以提高绝对... 该文从分析损耗介质加载金属圆波导中电磁波传输特性出发,应用回旋行波管放大器小信号色散方程,研究损耗介质加载结构TE01模回旋行波管放大器绝对不稳定性振荡和回旋返波振荡对器件稳定性的影响。结果表明:损耗介质的加载,可以提高绝对不稳定性起振电流,提高的幅度依赖于工作磁场偏离饱和磁场的程度、电子束横纵速度比等;增加波导损耗介质加载的厚度,可以提高竞争模式的回旋返波起振长度。合理选择波导的损耗层厚度、介电常数以及回旋行波管的工作电压、工作磁场和电子束横纵速度比,可以有效兼顾带宽和抑制不稳定性,保证回旋行波管放大器稳定工作。 展开更多
关键词 回旋行波放大器 损耗介质加载 稳定性
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W波段回旋行波管放大器速度零散的分析 被引量:3
20
作者 来国军 刘濮鲲 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期447-450,共4页
通过包含速度零散影响的回旋行波管放大器的非线性理论模型,以W波段两段结构回旋行波管放大器为例,详细分析了速度零散对放大器电子注—波互作用的影响.模拟结果表明,通过合理地调整互作用长度,减小电子横纵速度比、调节工作磁场等方法... 通过包含速度零散影响的回旋行波管放大器的非线性理论模型,以W波段两段结构回旋行波管放大器为例,详细分析了速度零散对放大器电子注—波互作用的影响.模拟结果表明,通过合理地调整互作用长度,减小电子横纵速度比、调节工作磁场等方法可以有效地减小速度零散的影响,对回旋行波管放大器的优化设计提供了理论依据. 展开更多
关键词 W波段 回旋行波放大器 速度零散 非线性理论
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