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C波段多注速调管三维数值模拟研究

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C波段500kW宽带速调管

C波段500kW宽带速调管
来 实 现管子 的全部 技术 指标 均 有 一定难 度 。
聚焦 ， 集极 、 包 风 冷 ， 收 线 因此 要 解 决 的关 键 问题 是 要考 虑 脉 冲功率 ５ ０ｋ 量级 得 到 ４ ５ 的带宽 。 ０ ｗ ．
速 调管 带宽 是 由群 聚段 带 宽和输 出段带 宽 共 同 决定 的 。应用 Ｒ Ｃ 技术 来 扩展 输 出段 带 宽 ， 聚 Ｃ Ｏ 群 段 带 宽 可通 过参 差 调谐 方法 来提 高 。 这种 重叠 模 （ ｖ ｒａ ｐｎ ｄ ） 术是 通 过 两 ｏ ｅｌｐ ｉｇ ｍｏ ｅ 技
Ｏ ａ ｗ ｉｈ ｏｆａ ｏｖ ＵＳ ｂ ｎｄ ｔ ｂ ｅ ４．７ ， ｅ ｆｃｅ ｃ ０ ， ｇａ ｎ ｏｆ４３ Ｂ． Ｔ ｈｅ ｐａ ｒ ｅ ｃ ｉ ｄ ｔ ｅ ｉ ｓ ｕｅ ， ｆｉ ｉ ｎ ｙ ｏｆ ３ ｉ ｄ ｐｅ ｄ ｓ ｒｂｅ ｈｅ ｄ ｓｇｎ ｉ ｓ ｓ
ｔ ｃ ｉ ｕ ｓ ｆ ａ ｕｒ ｓ ｃ ｍ ｐ ｉ ｇ ｓ ｍｕｌ ｔｏｎ ａ ｅ ｔ ｒ ｓ ｌｓ ｅ ｈｎ ｑ ｅ ｅ ｔ ｅ ， ｏ ｕｔｎ ｉ ａ ｉ ｎｄ ｔ ｓ ｅ ｕ ｔ ． Ｋｅ ｒ ｓ：Ｃ— ｎｄ；Ｏｖ ｒａ ｉ ｇ ｍｏ ｅ ｈｎｏ ｏ ｙ ｗｏ ｄ Ｂａ ｅ ｌ ｐｐ ｎ ｄｅ ｔ ｃ ｌ ｇｙ；Ｂｒ ａ ｎｄ ｄ ｈ பைடு நூலகம்Ｋｌ ｓ ｒ ｏ ｄ ｂａ ｗｉ ｔ ｙ ｔ ｏｎ
耦 合 腔行 波管 有 优 势 ， 当峰 值 功 率 大 于 ５ ０ ｋ 以 ０ ｗ 上时 ， 采用 传 统 单 注 速 调 管 有 优 势 ， 峰 值 功 率 越 且 高 ， 好实 现 带宽 ［ ］ 越 １ 。对峰 值功 率 在 ５ ０ｋ 量 级 ０ ｗ 水 平 的要求 ， 用 多注 速调 管还 是 传统 单 注速 调管 ， 采

多注速调管的3维数值计算

多注速调管的3维数值计算

第17卷　第8期强激光与粒子束Vol.17,No.8 2005年8月HIGH POWER L ASER AND PAR TICL E B EAMS Aug.,2005　文章编号:　100124322(2005)0821171204多注速调管的3维数值计算3杨郁林,　张治畴,　丁　武(北京应用物理与计算数学研究所,北京100088) 摘　要:　用KARA T23D全电磁PIC程序,对多注速调管设计模型波束相互作用的物理过程进行3维数值模拟,给出了输出功率、电流等基本的物理参数。

在输入电压14kV,电流20.8A时候,得到了128kW的峰值输出功率,峰值效率是43.8%。

考察了电子在高频场的运动和电流调制,分析了电流在各互作用腔中的调制,并对多注速调管不同发射度时电子传输进行了研究。

结果表明:电子均匀发射时高频场的调制对电流传输效率影响不大,电流和电场调制随着腔的增加而增加。

电子能量在输出腔的位置减小很多,电子有一部分能量转化为微波。

关键词:　多注速调管;　高功率微波;　PIC方法;　调制系数 中图分类号:　TN122 文献标识码:　A 对多注速调管(MB K)[1～8]的数值模拟计算最大的困难在于,多注速调管的结构复杂。

中国科学院电子所提供的多注速调管设计模型总共有18束电子,7个腔。

并且其中的共振腔是有负载的,也就是说计算共振腔的时候导体的边界不能用理想导体代替,而非理想导体边界的3维数值计算。

国内外这方面很少有文献报导,这也是整个课题研究中遇到的最大的瓶颈。

为此,我们探讨了3维有限导体边界计算问题,对的波束相互作用进行了整体的数值模拟,得到了初步的结果。

我们主要研究了多注速调管的电子与波的相互作用,计算给出了微波输出功率,电流等基本的物理参数,得到的计算结果符合设计要求。

特别研究了电子在高频场中的传输问题,分析了电流在各腔的调制系数的增长,同时也研究了不同电子发射度对电子传输的影响。

1　多注速调的尺寸 多注速调管的结构如图1所示,结构尺寸由中科院电子所提供,主要的参数如下:漂移管的半径a=3.0 mm,电子注的半径1.5mm,电子注数目18注,电子注的平均电流密度16.3A/cm2,电压为14kV。

多注速调管π模双间隙腔截止波导输出回路研究

多注速调管π模双间隙腔截止波导输出回路研究
维普资讯
第 子 束
ＨＩ ＧＨ ＰＯＷ ＥＲ ＬＡＳ ＥＲ ＡＮ Ｄ ＰＡＲＴＩ ＣＬＥ ＥＡＭ Ｓ Ｂ
Ｖｏ ． ８。 ． ２ １ １ Ｎｏ １
Ｄ ｅ ．， ０６ ｃ ２０
２０ ０ ６年 ｌ ２月
中 图分 类 号 ： ＴＮ１ ２ ２ 文献标识码 ： Ａ
在 低射 频段 ， 调 管的输 出波导 截 面较 大 ， 致输 出 回路 的体 积较 大 。另外 ， 用 横 截 面 较 大 的输 出波 导 速 导 采 与 输 出腔耦 合 ， 也会 破坏 聚焦 磁 场 的均 匀性 ， 聚焦磁 场 的横 向分 量增 大 ， 响 了 电子 注 的 通 过 率 和换 能 效 率 使 影 的提 高 。多 注速调 管对 电子 注 聚焦 系统 的设 计要 求更 高 ， 大横 截 面 波 导与 输 出 腔耦 合 将 给 多 注 速 调管 的 聚 较 焦 系统 的设计 带来 更大 的 困难 。若 采用 截 止波导 段与输 出腔耦 合 ， 能 明显缩 小输 出回路 的体 积 ， 能减 少设 既 又 计 聚焦 系统 的 困难 。 因此 ， 在较 低射 频 段 的多注 速调 管 中采 用截 止 波 导耦 合 输 出是 一种 很 好 的设 想 。中 国科 学 院 电子学研 究所首 次 在一 个 Ｓ波段 多注 速调 管 中采用 截 止 波导 耦 合 输 出结 构 ， 在截 止 波 导 段 中 加入 电容 并 圆栓构 成滤 波器型 输 出 回路［ ， 得 了很 好 的 效 果 ， 管 在 ２０ｋ 输 出 功 率 水 平 下 的 １ｄ １取 ］ 该 ０ Ｗ Ｂ相 对 带 宽 达 到 ９１ ， ． 效率 高达 ４ ６ １，。参考 文 献 ［］ 已对 单 间隙 腔加 载 截 止 波 导 滤 波 器 型输 出 回路进 行 了研 究 ， 研 究 了 ９ ２中 并 截 止波 导段 的长度 和 电容 性 销钉 的 位置对 输 出腔 间 隙阻抗 频 率 特性 曲线 的影 响规 律 ， 文则 重 点 研 究 模 双 本

w波段带状注扩展互作用速调管放大器的理论研究与数值模拟

w波段带状注扩展互作用速调管放大器的理论研究与数值模拟
国外研究 W 波段带状注扩展互作用速调管的 主要有美国的美国海军研究实验室 (NRL)、加利 福尼亚大学戴维斯分校 (UC Davis)、斯坦福直线 加速器中心 (SLAC) 等机构. 其中 NRL 于 2014 年
* 国家重点研发计划 (批准号: 2018YFC0115001) 资助的课题. † 通信作者. E-mail: 17721915695@ © 2019 中国物理学会 Chinese Physical Society
国内研究 W 波段带状注扩展互作用速调管的 主要有中国科学院电子学研究所、电子科技大学、 中国工程物理研究院应用电子学研究所等单位. 其 中中国科学院电子学研究所完成了 W 波段带状注 扩展互作用速调管的设计, 仿真得到的输出功率 为 69 kW, 效率为 24%, 增益为 37 dB, 3 dB 带宽 为 100 MHz, 并于 2012 年完成了束管的焊接和测 试, 当电子注电压为 20—82 kV 时, 发射电流为 0.5—4.27 A, 在长度为 100 mm 的漂移通道内流 通 率 大 于 98%, 但 未 见 后 续 高 频 管 实 验 报 道 [7]. 2019 年电子科技大学报道了其研制的 W 波段带 状注扩展互作用速调管振荡器, 电压为 47.2 kV, 电流为 2.1 A 时, 实验得到峰值输出功率为 6 kW, 在工作占空比 20% 时平均功率为 1.2 kW[13].
本文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. 基于理论分 析结果, 设计了一款工作于 W 波段的带状注扩展 互作用速调管放大器, 输入信号频率为 94.47 GHz 时仿真得到输出功率为 5773 W, 3 dB 带宽约为 140 MHz.

C波段400MHz带宽多注速调管的研制

C波段400MHz带宽多注速调管的研制

C波段400MHz带宽多注速调管的研制翟建国;贺长勇;苏奭;范迎山;李冬凤;张益林;李烨;王靖宇【期刊名称】《真空电子技术》【年(卷),期】2012(000)001【摘要】A C-band multiple-beam klystron is introduced in this paper, which worked on the higher-order mode of rectangular cavity. The tube is designed to deliver 200 kW pulse power over a frequency range of 400 MHz with operation duty up to 3%. It adopts Period Reverse Permanent Magnet focusing system. The tube has 9 cavities as driver portion and a double gap cavity with multi stage filter loaded as output circuit. Some of the prime ideas of the scheme are mentioned. Parts of simulations* methods to improve bandwidth, final results and further research works are also presented.%介绍了一种C波段多注速调管的研制.该管工作在矩形腔高次模式,设计目标是在400 MHz工作频率范围内输出200 kW脉冲功率,工作比3％,采用周期反转永磁聚焦.该管由9个谐振腔构成群聚段,多级滤波器加载双间隙谐振腔构成输出回路.本文介绍了设计方案中的一些考虑、部分模拟计算、扩展带宽的措施和实际制管结果,并指出进一步研制方向.【总页数】4页(P32-35)【作者】翟建国;贺长勇;苏奭;范迎山;李冬凤;张益林;李烨;王靖宇【作者单位】北京电真空技术研究所,北京100015;北京电真空技术研究所,北京100015;北京电真空技术研究所,北京100015;北京电真空技术研究所,北京100015;北京电真空技术研究所,北京100015;北京电真空技术研究所,北京100015;北京电真空技术研究所,北京100015;北京电真空技术研究所,北京100015【正文语种】中文【中图分类】TN122【相关文献】1.S波段10％带宽高平均功率多注速调管的研制进展 [J], 高冬平;张兆传;丁耀根;沈斌;丁海兵;张志强;曹静;顾红红;王彩英2.相对带宽11％的C波段宽带多注速调管 [J], 韦莹;盛兴;窦钺3.相对带宽大于8%的C波段宽带多注速调管 [J], 丁耀根;张兆传;丁海兵;沈斌;孙小欣4.C波段30kW高平均功率高次模式多注速调管 [J], 李冬凤;郑建一;苏爽;黎讯;李烨;杨路璇5.反转永磁聚焦C波段高功率多注速调管 [J], 左向华;万知之;崔萌;刘静;董成龙因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

相对带宽大于8%的C波段宽带多注速调管

相对带宽大于8%的C波段宽带多注速调管
８５ ．
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱａ ｎｄ
ｆ ｒ Ｃ— ｎｄ ｂｒ ｄｂ ｎｄ Ｍ ＢＫ ｓ ＫＣ４１ ７ ａ ｄ Ｋ Ｃ ４ ｒ ｔ ｉ ｅ ｎ ｔ ｗ ｅ ｅ ｅ ｆ１ ｏ ｂａ ｏａ ａ ３ ｎ ４１ ８ ｗｅ ｅ ｏｂ ａ ｎ ｄ ｏ ｈｅｐｏ ｒ１ ｖ ｌｏ Ｏ０ ｋＷ ｎｄ ａ
・
速 调 管 专 题
・
相 对 带 宽 大 于 ８ 的 Ｃ 波 段 宽 带 多 注 速 调 管 ％
丁耀根 ， 兆传 ， 海兵 ， 张 丁 沈 斌 ， 小 欣 孙
（ 国科 学 院 电子 学研 究 中 国 科 学 院 高 功 率 微 波 源 与技 术 重 点 实 验 室 ， 京 １Ｏ ９ ） 中 北 Ｏ １ Ｏ
带 多注 速调 管 ， 峰 值 功 率 １ Ｏ ８ ０ ｋ ，平 均 功 其 ５ ～ ０ Ｗ
率 ８ １ Ｗ ，相 对 ３ ２ ～ ６ ３ 。 ～ ６ｋ ． ． 为 了 进 一 步 扩 展 带 宽 ， 子 所 发 展 了 两 种 类 型 电
别是在 较 低 的峰值 功 率 电平 上 ， 够 实 现 宽 的 工 作 能
率 数千 瓦 至数 十 兆 瓦 ， 对 带 宽 ５ ～ １ 的 宽 带 相 ２
多 注 速 调 管 对 于 宽 带 雷 达 系 统 的 发 展 具 有 特 别 的 吸 引 力 ， 罗 斯 、 国 和 美 国 等 国 已 经 和 正 在 发 展 多 种 俄 中 类 型 的 宽 带 多 注 速 调 管 一 。 通 过 多 年 的 努 力 ， 中
频带ｌ ］ ＿ 。发 展 峰 值 功 率 数 十 千 瓦 至 兆 瓦 ， 均 功 １ 平
的 Ｃ 波 段 宽 带 多 注 速 调 管 ＫＣ １ ７和 ＫＣ １ ８ 其 ４３ ４ ４ Ｂ，

速调管周期反转永磁聚焦系统的三维模拟研究

Ｆｏｃ ｉ ｓ ｅ ａ ｄ ｏｐ ｉ ｚ ｄ ｔ ｄ ｐ ｉ ｅ ｓｚ ａ ｈ ｐ ｒ ｓ ｕｓｎｇ Ｓｙ ｔ ｍ ｎ ｔｍｉｅ ｈｅ ａ ａ ｔｖ ｉｅ ｏｆｅ ｃ ａ ｔ ．Ａ ｌ ｔｍａ ｎｅ ｉｌ ｓ ｒｂｕ ｉ ｔ ｈｏ ｔ ｆａ ｇ ｔｆｅ ｄ ｄｉｔ ｉ ｔｏｎ ｗｉｈ ｓ ｒ
・
研 究 与 设 计
・
速调 管周 期 反 转 永 磁 聚 焦 系统 的 三 维模 拟研 究
李 烨， 翟建 国
・ （ 京真空电子技术研究所 ， 京 １０１） 北 北 ０ ０ ５
３ Ｓ ｍ ｕ ａ ｉ ｎ Ｓ ｕ ｆ Ｒｅ ｅ ｓｂｌ ｒ ｏ ｃ Ｍ ａ ｎｅ ｉ Ｄ ｉ ｌ ｔｏ ｔ ｄｙ ｏ ｖ ｒ ｉ ｅ Ｐｅ ｉ ｄｉ ｇ ｔｃ
Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ： ｖ ｒ ｉ ｅ ｐｅ ｉ ｉ ｇｎ ｔｃ ｆ ｃ ，Ｍ ａ ｅ ｉ ｉ ｌ Ｒｅ ｅ ｓｂｌ ｒｏｄ ｃ ｍａ ｅ ｉ ｏ ｕｓ ｇｎ ｔｃ ｆｅ ｄ，Ｏｐ ｉ ｚ ｔｍｉｅ
摘 要 ： 速 调 管 的设 计 和应 用 中 ， 择 一 套 良好 的 聚 焦 系 统 对 整 管 的性 能 有 着 重 要 意 义 。本 文 对 大 功 率 速 调 管 中 的 周 期 在 选 反 转 永 磁 聚焦 系 统 中各 部 件 的尺 寸 进 行 了 优 化 设 置 ， 到 了相 对 较 平 稳 、 转 区小 的 磁 场 分 布 。 同 时 对 软 件 的 计 算 应 用 作 了 得 反
Ａｂ ｔ ａ ｔ：ｎ ｔ ｓｇ ｎ ｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｙ ｔ ｏ ｓ ｒ ｃ Ｉ ｈｅ ｄｅ ｉ ｎ ａ ｄ ａ ｐｌｃ ｔｏ ｆｋｌ ｓ ｒ ｎ，ｈｏ ｔ ｅ ｅ ｔａ ｓ ｉａ ｌ ｏ ｕ ｙｓ ｅ ｗｉｈ ａ ｃ ｐ ａ ｗ ｏ ｓ ｌ ｃ ｕ ｔ ｂ ｅｆ ｃ ｓ ｓ ｔ ｍ ｔ ｃ ｅ ｔ —

S波段多注相对论速调管放大器的数值模拟

S波段多注相对论速调管放大器的数值模拟陈昭福;常安碧;黄华;刘振帮;何琥【期刊名称】《强激光与粒子束》【年(卷),期】2012(024)003【摘要】利用3维电磁场与粒子模拟软件对S波段多注相对论速调管放大器进行了分析设计和模拟计算.通过对谐振腔本征模的计算确定腔体的冷腔高频特性,采用3维的粒子模拟软件(PIC)模拟分析速调管各腔及整管的束波互作用过程.模拟结果表明:通过引入同轴谐振腔结构,使电子注不必集中在谐振腔中心通过,降低了电场不均性对束波互作用的不利影响；通过引入多电子注,电子在相对较低的轴向聚焦磁场下依然拥有较高的通过率,降低了速调管对聚焦磁场的要求.模拟中采用3个同轴谐振腔进行束波互作用,在输入电压700 kV、束流5.8 kA和聚焦磁场0.4T的情况下,得到了功率1.4 GW的输出微波,效率为35％.%This paper analyzes an S-band relativistic multiple-beam klystron amplifier with three-dimension electromagnetic codes, including the high frequency characteristics analysis and beam-wave interaction studies. The simulation results show that the adoption of coaxial resonant cavity can reduce the adverse effect of electric field asymmetry in the cavity, for the beams do not have to concentrate at the center to pass through the cavity; the use of multiple-beam can reduce the magnetic field strength for beam transport to about 0. 4 T. With a 700 kV, 5. 8 kA electron beam under 0. 4 T magnetic field, the amplifier with three coaxial resonant cavities has a peak pulsed output power of 1. 4 GW with a corresponding electronic efficiency of 35%.【总页数】4页(P743-746)【作者】陈昭福;常安碧;黄华;刘振帮;何琥【作者单位】中国工程物理研究院研究生部,北京100088;中国工程物理研究院应用电子学研究所高功率微波技术重点实验室,四川绵阳621900;中国工程物理研究院应用电子学研究所高功率微波技术重点实验室,四川绵阳621900;中国工程物理研究院应用电子学研究所高功率微波技术重点实验室,四川绵阳621900;中国工程物理研究院应用电子学研究所高功率微波技术重点实验室,四川绵阳621900;清华大学工程物理系,北京100084;中国工程物理研究院应用电子学研究所高功率微波技术重点实验室,四川绵阳621900【正文语种】中文【中图分类】TN62【相关文献】1.S波段相对论速调管放大器同轴输出腔的数值模拟 [J], 雷禄容;范植开;黄华;何琥;李正红2.S波段相对论速调管放大器相位稳定性的优化设计及实验研究 [J], 袁欢;黄华;何琥;戈弋;孟凡宝;陈昌华3.S波段相对论速调管放大器锁相特性 [J], 张泽海;舒挺;张军;戚祖敏4.S波段四腔相对论速调管放大器的整管性能 [J], 成会;谢鸿全;李正红;刘迎辉;陈永东;吴洋5.S波段相对论速调管放大器同轴输出腔的数值模拟 [J], 雷禄容;范植开;黄华;何琥;李正红因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

S波段多注相对论速调管放大器的数值模拟

的 Ｔ ａｅ ｈｌ ｓ公 司 、 国 的 Ｃ Ｉ和 日本 的 Ｔ ｓ ｉａ ＫＥ 美 Ｐ ｏ ｈｂ ／ Ｋ分 别为德 国的 Ｔ Ｓ Ａ 超导 加 速器 中 心成 功研 制 出了 Ｌ Ｅ Ｌ 波段 峰值功 率为 １ ＯＭｗ 的多注 速调管 ， 率达 到了甚 至高 于 ６ ［ ］ 效 ５ ３ 。
腔 及 整 管 的束 波 互 作 用 过 程 。模 拟 结 果 表 明 ： 过 引 入 同轴 谐 振 腔 结 构 ， 电 子 注 不 必 集 中 在 谐 振 腔 中 心 通 通 使
过 ， 低 了 电场 不 均 性 对 束 波 互作 用 的 不利 影 响 ； 过 弓 人 多 电 子 注 ， 子 在 相 对 较 低 的 轴 向聚 焦 磁 场 下 依 然 降 通 １ 电
关键 词 ： 速 调 管 ； 多 注 ； 同轴 腔 ； 粒 子 模 拟 ； Ｓ波 段
中 图分 类 号 ： ＴＮ６ ２ 文 献标 志码 ： Ａ ｄ ｉ１ ． ７ ８ ＨＰＬ ２ ｌ ２ ０ ． ７ ３ ｏ ：０ ３ ８ ／ 对论速 调 管是在 传统环 形注 相对 论速 调 管发 展 而来 的一种 高功 率微 波 电真空 器 件 。 目前 ， 内 ｓ 国 波段 相对论 速调 管 的实验效 率一 般在 ３ 以下 ， 向聚 焦磁 场 一般 在 １Ｔ左 右 。为 了提 高 功率 ， 以增 加管 Ｏ 轴 可 子 的电子束 功率 。考 虑到 电子注 的 阳极 加速 电压 不能无 限制 的增 大 ， 否则 电子 枪 内和 输 出腔 间隙处 的 电场强 度太 强会 导致击 穿 ， 调管 工作 电压 的提高 受到 一定 的限制 ， 速 只有 采用更 大 的 电子 注束 流才 能得 到更高 的输 出
本文采 用 同轴谐振 腔作 为多 注相对 论速 调管 的高频 系统 。多 注速 调管 中一般使 用 圆柱谐 振腔 的基模 为工

大间隙C波段三轴速调管束流调制模拟研究


速 调 管 ， 所 设计 大 间 隙三 轴 速 调 管 的束 流 传输 及 调 制 情 况 进行 了 ２ 粒 子 模 拟研 究 。模 拟 结 果 表 明 ， 轴 速 对 维 三 调 管 设 计 需 要特 别 关 注 “ 式 泄露 ” 题 以及 谨 慎 选 择 内导 体 接 地 支 撑 杆 的 位 置 ， 获 得 稳 定 传 输 的 电 子 束 。 模 问 以 综 合 考 虑 上述 两 个 条 件 ， ４０ｋ 的二 极 管 电 压下 ，． Ｈｚ２０Ｍｗ 的强 注 入 功 率 可 以 获 得 １ ． Ａ 的基 在 ４ Ｖ ５０Ｇ ，０ １８ｋ 频 调 制 积分 电流 ， 流 调 制 深 度 ８ ％ ， 制 电流 峰 峰值 大 于 ４ Ａ， 调 制 电流 具 有 良好 的频 率 及 相位 稳 定 性 。 束 ８ 调 ０ｋ 且
于 １９ ９ ５年对一 种具有 “ 内锥型 ” 渐变膜 片输出腔 的大间 隙速调管进 行 了实验 研究 获得 了 ２ ８ １ 引， ． ５ＧＷ 的平均
功率 ， 平均效率 大于 ６ ， 目前相 对论速调 管 中效率 最高 的 。但 是 ， ０ 是 与普 通 Ｒ ＫＡ～ 样 ， 间隙 Ｒ Ａ 在 高频 大 Ｋ 段存在 管子半径 过小 的问题 ， 因此提 出了三轴速调 管的概念 。理论 上讲 ， 只要 同轴漂移段 内外导 体间距离 足够
管放大器（ Ｋ ） 。国内清华大学和西北核技术研究所对电感加载的大间隙 Ｒ Ａ进行 了模拟及初步的实验 Ｔ ＡＥ 引 Ｋ
研究 ， 并在两 腔和三腔 Ｓ波段大 间隙 ＲＫ 的模拟 中分别得 到 了 １ ４Ｇ 和 １ ２ＧＷ 的平均微 波功率 ｊ平均 Ａ ． Ｗ ． ，
效率大 于 ４ ； 关 于 Ｔ ｏ 但 ＫＡ 的研究 鲜见报道 。 由于大 间隙速 调管 的谐振 腔具 有较 宽 的间 隙 ， 以能承 受更 大 的注入 功率 ， 望实 现 １ ０Ｍｗ 量级 大功 所 有 ０
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电 子 科 技 大 学
UNIVERSITY OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA
硕士学位论文
MASTER THESIS
（电子科技大学图标）
论文题目
C 波段多注速调管三维数值模拟研究
学科专业 学 号
电子与通信工程 201122040401 陈 颖 蒙 林 教 授
作者姓名 指导教师
分类号 UDC 注 1
密级
学
位
论
文
C 波段多注速调管三维数值模拟研究
（题名和副题名）
陈 颖
（作者姓名）
指导教师
蒙 林 电子科技大学
教 授 成 都
（姓名、职称、单位名称）
申请学位级别 提交论文日期
硕士 2014.04.15
学科专业 论文答辩日期
电子与通信工程
2014.04 .24
学位授予单位和日期 答辩委员会主席 评阅人
II
ABSTRACT
Finally, get the result that the electron is divergent and have no electronic backflow. After determining the basic parameters of the electron optical system configuration of the klystron, the electro-optical system has been modeled and calculated. Finally, the three-dimensional model of MBK has been simulated by CHPIC software. The relationship between the electrical parameters and the output power is analyzed at the beginning of this part. Then the relationship between the dimension of coupling hole and the stability of output power has been analyzed carefully. At the end of this paper, under the conditions that the electron beam voltage was 28kV, the total current is 43A, the input frequency is 5.6GHz, the input power is 50W, The MBK gets 760kW peak output power， 380 kW average power， and the efficiency is 57%, the gain is 40dB approximately, the bandwidth is 200MHz. Keywords: C-band, multi-beam klystron, rectangular cavity, electro-optical systems, particle simulation
Major: Electronics and Communication Engineering Author: Advisor: School :
Chen Ying Prof. Meng Lin School of Physical Electronics
独 创 性 声 明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。
作者签名：
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论 文 使 用 授 权
本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后应遵守此规定）
I
ABSTRACT
ABSTRACT
Based on the single beam klystron, multi-beam klystron (MBK) is a kind of microwave power amplifier parts. With low voltage, broad bandwidth, high efficiency and high gain, MBK has been widely used in the areas of scientific research, defense and economy. As one of the indispensable step of design a high power vacuum microwave source device, simulation plays an important role. This paper mainly studies on the theoretical analysis and numerical simulation of the C-band MBK with the full three-dimensional method. At first, adopting the theory of space charge wave and high current electron beam optics in high power klystron, this paper analyze the interaction process between the electron beam and the electromagnetic wave of the single beam klystron. Then, on the basis of the single beam klystron research, the theory of the MBK beam-wave interaction has be analyzed and calculated. Secondly, using the CST software, the high frequency structure of the MBK has been studied. In the research，it focus on rectangular reentrant cavity for its high coupling impedance. Considering the structural parameters of the rectangular reentrant cavity, the middle cluster cavity, the in- and out- put cavity, and the resonator parameters of the cavity, I finally determined the operating parameters, such as the working mode, the resonant frequency, characteristic parameters and so on. In particular, in the progress of calculation the external quality factor of the input and the output cavity, the impact on the appearance of the size of the coupling mouth quality factor has been emphatically studied. Thirdly, the CHIPIC software has been used to analyze and simulate the electron optical system of the MBK. When simulated the electron gun, it takes one beam on the spindle to simplify the calculations. According the results of the calculation, the electron beam parameters and the magnetic field distribution of the electron gun area has been defined The magnetic focus mode, size and distribution has been adjusted to improve the electron beam radius、laminarity and electronic pass rate. Because the mulit- beam shares a collector, so in the collector entrance, it easily forms a virtual cathode, causing the reflection of electrons, and deteriorating the stability of the whole device. So optimizing the collector structure and the collector region magnetic fie 日期： 年 月 日