应用CST仿真设计磁控注入电子枪
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回旋速调管双阳极磁控注入电子枪的设计与优化
纵 速 度 比 ， 对 速 度 零 散 影 响 无 明显 规 律 。 在 此 基 础 上 通 过 优 化 电极 形 状 、 场 分 布 、 但 磁 电流 、 一 阳极 电 压 和 第 第
二 阳极 电压 ， 拟并试制出工作 电压 ６ Ｖ、 模 ５ｋ 电流 １ 磁 场 １ ４Ｔ的 双 阳极 电子枪 ， 到的横纵 速度 比值为 ２Ａ、 ． 得
维普资讯
９２ ５
强 激 光 与 粒 子 束
第 １ ９卷
（ ｉ） 一 （ 曰× ＿ ｕ ｏ ｍ ） ｄｌ ｕ
（） ４
（） ４ 磁力线 曲率 引起 的速度 漂移
（ ｉ）ｖ ） ｕ （ Ｂ
本 文结 合实 际制 管对 电极 形状 、 阴极 和第一 阳极 倾角 、 场分 布 、 流 、 一 阳极 电压 和第二 阳极 电压对 电子 注 磁 电 第
质 量 的影 响进 行 了讨 论和 模拟 ［ ］在 此基 础上 ， 化设 计 出了横 纵 速 度 比值 为 １ ４ 速度 离 散 为 ４ ５ 的双 阳 ２ ， 优 ．， ．
形 式为 Ｍ 一一 （ ／ ５风 ， ｗ上 Ｂ ） 它是 抗 磁 性 的 ， 可见 电子 的横 向动 能 ｗ上越 大 磁 矩 越 大 ， 电子 注 的 横 向漂 移 就 越
大 ， 却 反 比于纵 向磁 场 ， Ｍ Ｂ 表示 电子 引导 中心位 置 的磁感 应 强度 ， 因此 我们 可 以将 引 导 中心 飘 移 分 为ห้องสมุดไป่ตู้以下 ４
压缩 比为 ６ ３ ． ６的缓变 磁场 。 （） ２ 正交 电磁 场引起 的速度 漂移
（ 上） Ｈ 一 （） ３
可见 这一 横 向漂移 速度 与 Ｅ和 Ｂ 是 垂 直的 。 （ ） 向惯 性 引起 的速 度漂移 ３横
二 阳极 电压 ， 拟并试制出工作 电压 ６ Ｖ、 模 ５ｋ 电流 １ 磁 场 １ ４Ｔ的 双 阳极 电子枪 ， 到的横纵 速度 比值为 ２Ａ、 ． 得
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９２ ５
强 激 光 与 粒 子 束
第 １ ９卷
（ ｉ） 一 （ 曰× ＿ ｕ ｏ ｍ ） ｄｌ ｕ
（） ４
（） ４ 磁力线 曲率 引起 的速度 漂移
（ ｉ）ｖ ） ｕ （ Ｂ
本 文结 合实 际制 管对 电极 形状 、 阴极 和第一 阳极 倾角 、 场分 布 、 流 、 一 阳极 电压 和第二 阳极 电压对 电子 注 磁 电 第
质 量 的影 响进 行 了讨 论和 模拟 ［ ］在 此基 础上 ， 化设 计 出了横 纵 速 度 比值 为 １ ４ 速度 离 散 为 ４ ５ 的双 阳 ２ ， 优 ．， ．
形 式为 Ｍ 一一 （ ／ ５风 ， ｗ上 Ｂ ） 它是 抗 磁 性 的 ， 可见 电子 的横 向动 能 ｗ上越 大 磁 矩 越 大 ， 电子 注 的 横 向漂 移 就 越
大 ， 却 反 比于纵 向磁 场 ， Ｍ Ｂ 表示 电子 引导 中心位 置 的磁感 应 强度 ， 因此 我们 可 以将 引 导 中心 飘 移 分 为ห้องสมุดไป่ตู้以下 ４
压缩 比为 ６ ３ ． ６的缓变 磁场 。 （） ２ 正交 电磁 场引起 的速度 漂移
（ 上） Ｈ 一 （） ３
可见 这一 横 向漂移 速度 与 Ｅ和 Ｂ 是 垂 直的 。 （ ） 向惯 性 引起 的速 度漂移 ３横
低速度零散的双阳极磁控注入电子枪设计
Ｂ Ｒ： 一Ｂ。 （ Ｒ 一 Ｒ ） （ １ ）
Ｆ ｉ ｇ ． １ Ｇｅ ｏ ｍｅ ｔ ｒ ｙ ｏ ｆ ｄ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ — ａ ｎ ｏ ｄ ｅ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｉ ｎ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｇ ｕ ｎ（ ＭＩ Ｇ）
式中： Ｂ 和Ｂ 。 分别 为 阴极 和互 作用 区 的引导 磁场 ； 尺 为 阴极 发射 带平 均半 径 ； Ｒ 为 互作 用 区的 引导 中心半 径 ； Ｒ 为拉 莫
回旋 管是 一 种基 于 电子 回旋 脉 塞机 理 的快波 器件 ， 能 够在 毫米 波乃 至太 赫兹 频段 产生 ｋ ｗ 至 Ｍｗ 级 的高 功率 输 出 。回旋行 波管 作 为 回旋 管 中的一类 ， 由于其 高功 率 、 宽 带宽 的特 点 ， 自诞 生 以来 就 受 到各 国科学 家 和
足 了 管子对 高 质量 电子 注 的需求 。
１ 设 计 原 理
双 阳极 磁 控 注 入 枪 的 结 构 如 图 １所 示 ＿ ５ ］ ， 由环 状 发 射 带发 射 出 的空 心 电子 注 在倾 斜 电场 和 纵 向磁 场 的 共 同作 用 下， 产 生一个 初 始 区 ， 电子 注 受 到 绝 热 压 缩 作 用 ， 电流 密 度 增 加 ， 电 子 注半 径减 小 ， 而横 向 能量 逐 渐 增 加 。 由布 虚原 理 可 导 出 阴极 发 射带 半径 与 引导 中心半 径 的关 系为 ＿ ６
政 府 的普遍 重 视＿ １ ］ 。 电子枪作 为 回旋 行波 管 的关键 部件 之一 ， 其所 产 生 的电子 注质 量直 接影 响到 管子 整体 性
能 。电子 回旋 脉塞 要求 互作 用 电子 注是具 有 横 向能量 的 回旋 电子 注 ， 磁 控 注入 式 电子 枪 （ ＭＩ Ｇ） 由于 产生 的 回 旋 电子注 速度 零散 较小 ， 在 回旋 管 中得到 了广 泛 的应用 。磁 控 注入枪 有单 阳极 和 双 阳极 之 分 ， 单 阳极磁 控注 入 枪 只 能通 过调 整 引导磁 场来 改变 电子 注 的参数 ， 而 双 阳极磁 控 注入枪 由于控制极 的存在 ， 其对 电子 注 的调节 更 加 方便 ］ 。本文 针对 ０ ． １ ４ ＴＨｚ 共焦 波导 回旋 行 波 管 ， 设 计 出一 支 低 速 度零 散 的双 阳极 磁 控 注入 电子枪 ， 满
Ｆ ｉ ｇ ． １ Ｇｅ ｏ ｍｅ ｔ ｒ ｙ ｏ ｆ ｄ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ — ａ ｎ ｏ ｄ ｅ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｉ ｎ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｇ ｕ ｎ（ ＭＩ Ｇ）
式中： Ｂ 和Ｂ 。 分别 为 阴极 和互 作用 区 的引导 磁场 ； 尺 为 阴极 发射 带平 均半 径 ； Ｒ 为 互作 用 区的 引导 中心半 径 ； Ｒ 为拉 莫
回旋 管是 一 种基 于 电子 回旋 脉 塞机 理 的快波 器件 ， 能 够在 毫米 波乃 至太 赫兹 频段 产生 ｋ ｗ 至 Ｍｗ 级 的高 功率 输 出 。回旋行 波管 作 为 回旋 管 中的一类 ， 由于其 高功 率 、 宽 带宽 的特 点 ， 自诞 生 以来 就 受 到各 国科学 家 和
足 了 管子对 高 质量 电子 注 的需求 。
１ 设 计 原 理
双 阳极 磁 控 注 入 枪 的 结 构 如 图 １所 示 ＿ ５ ］ ， 由环 状 发 射 带发 射 出 的空 心 电子 注 在倾 斜 电场 和 纵 向磁 场 的 共 同作 用 下， 产 生一个 初 始 区 ， 电子 注 受 到 绝 热 压 缩 作 用 ， 电流 密 度 增 加 ， 电 子 注半 径减 小 ， 而横 向 能量 逐 渐 增 加 。 由布 虚原 理 可 导 出 阴极 发 射带 半径 与 引导 中心半 径 的关 系为 ＿ ６
政 府 的普遍 重 视＿ １ ］ 。 电子枪作 为 回旋 行波 管 的关键 部件 之一 ， 其所 产 生 的电子 注质 量直 接影 响到 管子 整体 性
能 。电子 回旋 脉塞 要求 互作 用 电子 注是具 有 横 向能量 的 回旋 电子 注 ， 磁 控 注入 式 电子 枪 （ ＭＩ Ｇ） 由于 产生 的 回 旋 电子注 速度 零散 较小 ， 在 回旋 管 中得到 了广 泛 的应用 。磁 控 注入枪 有单 阳极 和 双 阳极 之 分 ， 单 阳极磁 控注 入 枪 只 能通 过调 整 引导磁 场来 改变 电子 注 的参数 ， 而 双 阳极磁 控 注入枪 由于控制极 的存在 ， 其对 电子 注 的调节 更 加 方便 ］ 。本文 针对 ０ ． １ ４ ＴＨｚ 共焦 波导 回旋 行 波 管 ， 设 计 出一 支 低 速 度零 散 的双 阳极 磁 控 注入 电子枪 ， 满
双阳极回旋管磁控注入电子枪设计
第 ２ ５卷第 ６期 ２ ０ １ ３年 ６月
强 激 光 与 粒 子 束
ＨＩ ＧＨ ＰＯＷ ＥＲ ＬＡＳＥＲ Ａ ＮＤ ＰＡＲＴＩ ＣＬＥ ＢＥＡＭ Ｓ
Ｖｏ １ ． ２ ５，ＮＯ ． ６ Ｊ ｕ ｎ ．，２ ０ １ ３
文章编号 ： １ ０ ０ １ — ４ ３ ２ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ — １ ３ ８ ３ — ０ ４
ＧＨｚ回旋 管磁 控 注入枪 在 国外备 受关 注 ， 而 国 内在 这 方 面 的工 作还 很 欠 缺［ ６ ＿ ８ ］ 。 目前 １ ７ ０ ＧＨｚ大功 率 回旋 管
存 在 的主要 问题 之一 是如 何产 生 高速 度 比 、 低速 度零 散 的 电子注 。本 文确定 了电子枪 的基 本结 构参 数 ， 并 通过 Ｅ ＧＵＮ 软件 调整 相关 参 量 ， 设计 优 化 了 电子 枪结 构 。
＊ 收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ － ０ ６ — １ ５ ；
修 订 日期 ： ２ ０ １ ２ － １ ２ － ２ ９
基金项 目： 中央 高 校 基 本 科 研 业 务 费 专 项 资 金 项 目（ Ｅ ０ ２ ２ ０ ５ ０ ２ ０ ５ ） 作者简介 ： 杨 轶（ １ ９ ８ ７ ｓ １ ９ ８ ７ ｙ ｙ ＠ｙ ｅ ａ ｈ ． ｎ ｅ ｔ 。
大、 速 度零 散较小 的电子 注 。相反 ， 单 阳极磁 控 注入 电子 枪 在较 大 的 工作 电流情 况 下 ， 产 生 的 电子注 轴 向速 度 零 散大 ， 电子速 度 比通 常较小 ， 且难 以调节 。
（ ａ ） ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ － ａ ｎ ｏ ｄ ｅ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｉ ｎ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｇ ｕ ｎ
关键词 ： 回旋管 ； 磁 控 注 入 电 子枪 ； 速度零散 ； 速 度 比 中图 分 类 号 ： ＴＮ１ ２ ５ 文献标志码 ： Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ７ ８ ８ ／ ＨＰ Ｌ Ｐ Ｂ ２ ０ １ ３ ２ ５ ０ ６ ． １ ３ ８ ３
强 激 光 与 粒 子 束
ＨＩ ＧＨ ＰＯＷ ＥＲ ＬＡＳＥＲ Ａ ＮＤ ＰＡＲＴＩ ＣＬＥ ＢＥＡＭ Ｓ
Ｖｏ １ ． ２ ５，ＮＯ ． ６ Ｊ ｕ ｎ ．，２ ０ １ ３
文章编号 ： １ ０ ０ １ — ４ ３ ２ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ — １ ３ ８ ３ — ０ ４
ＧＨｚ回旋 管磁 控 注入枪 在 国外备 受关 注 ， 而 国 内在 这 方 面 的工 作还 很 欠 缺［ ６ ＿ ８ ］ 。 目前 １ ７ ０ ＧＨｚ大功 率 回旋 管
存 在 的主要 问题 之一 是如 何产 生 高速 度 比 、 低速 度零 散 的 电子注 。本 文确定 了电子枪 的基 本结 构参 数 ， 并 通过 Ｅ ＧＵＮ 软件 调整 相关 参 量 ， 设计 优 化 了 电子 枪结 构 。
＊ 收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ － ０ ６ — １ ５ ；
修 订 日期 ： ２ ０ １ ２ － １ ２ － ２ ９
基金项 目： 中央 高 校 基 本 科 研 业 务 费 专 项 资 金 项 目（ Ｅ ０ ２ ２ ０ ５ ０ ２ ０ ５ ） 作者简介 ： 杨 轶（ １ ９ ８ ７ ｓ １ ９ ８ ７ ｙ ｙ ＠ｙ ｅ ａ ｈ ． ｎ ｅ ｔ 。
大、 速 度零 散较小 的电子 注 。相反 ， 单 阳极磁 控 注入 电子 枪 在较 大 的 工作 电流情 况 下 ， 产 生 的 电子注 轴 向速 度 零 散大 ， 电子速 度 比通 常较小 ， 且难 以调节 。
（ ａ ） ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ － ａ ｎ ｏ ｄ ｅ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｉ ｎ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｇ ｕ ｎ
关键词 ： 回旋管 ； 磁 控 注 入 电 子枪 ； 速度零散 ； 速 度 比 中图 分 类 号 ： ＴＮ１ ２ ５ 文献标志码 ： Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ７ ８ ８ ／ ＨＰ Ｌ Ｐ Ｂ ２ ０ １ ３ ２ ５ ０ ６ ． １ ３ ８ ３
94GHz单阳极磁控注入式电子枪初始参数设计
94GHz单阳极磁控注入式电子枪初始参数设计夏蒙重;刘大刚;鄢扬;杨超;刘腊群;彭凯【期刊名称】《强激光与粒子束》【年(卷),期】2012(24)8【摘要】A single-anode magnetron injection electron gun is designed and simulated according to the requirements of a 94 GHz gyrotron oscillator. On the basis of detailed theoretical analysis about the operating principleof the gun by programming, the designing of its initial parameters is performed, and its calculation module is developed based on the particle simulation software CHIPIC. The simulation results show that, the ratio of transverse velocity to axial velocity is 1. 42 and the velocity spread is a-bout 4. 6%. The designed electron gun has achieved excellent beam parameters, which can meet the requirements for the electron beam in the gyrotron oscillator.%根据94 GHz回旋振荡管对电子束的需求,在理论分析电子枪工作原理的基础上通过大量编程对94 GHz单阳极磁控注入式电子枪的一系列参数进行了初始设计,基于粒子模拟软件CHIPIC开发了专门针对磁控注入式电子枪的计算模块并对其进行了数值模拟.模拟结果显示:该枪的电子束横纵速度比为1.42、速度零散为4.6％,符合回旋振荡管对电子注的要求.【总页数】5页(P1936-1940)【作者】夏蒙重;刘大刚;鄢扬;杨超;刘腊群;彭凯【作者单位】电子科技大学物理电子学院,成都610054;电子科技大学物理电子学院,成都610054;电子科技大学物理电子学院,成都610054;电子科技大学物理电子学院,成都610054;电子科技大学物理电子学院,成都610054;电子科技大学物理电子学院,成都610054【正文语种】中文【中图分类】O462.1【相关文献】1.94GHz回旋管单阳极磁控注入电子枪设计与研究 [J], 杨轶2.3mm回旋行波放大器单阳极磁控注入式电子枪的设计 [J], 殷瑞剑;刘濮鲲3.全三维35GHz双阳极磁控注入式电子枪数值模拟研究 [J], 夏蒙重;鄢扬;刘大刚;刘腊群;王辉辉4.全三维55 GHz双阳极磁控注入式电子枪数值模拟 [J], 李雷雷5.单阳极磁控注入电子枪的设计 [J], 王华军;李宏福;周晓岚因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
CST仿真实验实验报告
电子科技大学自动化工程学院标准实验报告（实验）课程名称微波技术与天线电子科技大学教务处制表电子科技大学实验报告学生姓名：学号：指导教师：实验地点：实验时间：一、实验室名称：C2-513二、实验项目名称：微波技术与天线CST仿真实验三、实验学时：6学时四、实验目的：1、矩形波导仿真（1）、熟悉CST仿真软件；（2）、能够使用CST仿真软件进行简单矩形波导的仿真、能够正确设置仿真参数，并学会查看结果和相关参数。
2、带销钉T接头优化（1）、增强CST仿真软件建模能力；（2）、学会使用CST对参数扫描和参数优化功能。
3、微带线仿真学习利用CST仿真微带线及微带器件。
4、设计如下指标的微带线高低阻抗低通滤波器截止频率：2GHz截止频率处衰减：小于1dB带外抑制：3.5GHz插入损耗大于20dB端口反射系数：<15dB端口阻抗：50欧姆。
五、实验内容：1、矩形波导仿真（1）、熟悉CST仿真软件的基本操作流程；（2）、能够对矩形波导建模、仿真，并使用CST的时域求解器求解波导场量；（3）、在仿真软件中查看电场、磁场，并能够求解相位常数、端口阻抗等基本参数。
2、带销钉T接头优化（1）、使用CST对带销钉T接头建模；（2）、使用CST参数优化功能对销钉的位置优化；（3）、通过S参数分析优化效果。
3、微带线仿真（1）、基本微带线的建模；（2）、学习微带线的端口及边界条件的设置。
4、微带低通滤波器设计（1）、根据参数要求计算滤波器的各项参数；（2）、学习微带滤波器的设计方法；（3）、利用CST软件设计出符合实验要求的微带低通滤波器。
六、实验器材（设备、元器件）：计算机、CST软件。
七、实验步骤：（简述各个实验的实验步骤）1、矩形波导仿真：①. 建模：建立矩形波导的模型（86.4mm*43.2mm*200mm）；②. 设置端口；③. 设置频率：将频率设置为2.17-3.3GHz，仿真高次模的时候将上限频率设置成6GHz；④. 仿真；⑤. 端口计算，场监视器：得到S11图以及场分布图；⑥. 计算β和Zwave参数2、带销钉T接头优化：①. 建模：建立带销钉T接头模型；②. 设置端口；③. 设置边界条件；④. 设置频率；④. 仿真；⑤. 扫参；⑥. 优化微带线仿真：①. 建模：建立微带线模型；②. 设置端口；③. 设置边界条件；④. 设置频率；④. 仿真；⑤. 扫参；⑥. 优化4、微带低通滤波器设计：①. 根据指标选择滤波器阶数；②. 确定原型电路；③. 确定基本结构；④. 在CST中，利用理想元件来验证；⑤. 利用CST时域仿真微带线的方法来得到特定阻抗的微带宽度，并通过微带线理论的公式计算特定阻抗的微带长度八、实验结果及分析：1、矩形波导仿真：矩形波导模型及端口图S11参数图f=3时的电场图f=3时的磁场图计算f=5.2时的电场图（高次模）f=5.2时的磁场图（高次模）高次计算2、带销钉T接头优化：带销钉T接头模型图及端口图扫参图参数优化图优化后反射系数图3、微带线仿真：模型图特性阻抗曲线图端口电场图端口磁场图4、微带低通滤波器设计：模型图优化前的S db图理想原件验证图优化后的S db图九、实验结论：1. 使用CST对矩形波导进行建模，并求解波导场量（如图1-3~图1-6），在仿真软件中查看电场、磁场，求解相位常数，端口阻抗（等基本参数。
G_波段行波管电子枪设计与实验
第 21 卷 第 7 期2023 年 7 月Vol.21，No.7Jul.，2023太赫兹科学与电子信息学报Journal of Terahertz Science and Electronic Information TechnologyG波段行波管电子枪设计与实验李莹，边兴旺，张琳，宋博文，潘攀，蔡军(中国电子科技集团公司第十二研究所微波电真空器件国家级重点实验室，北京100015)摘要：设计了用于G波段行波管的聚焦极调制皮尔斯电子枪，电子注电压20 kV，电流50.9 mA，注腰半径0.056 mm，射程10.3 mm。
利用热-结构耦合分析和电子注轨迹仿真方法，分析了热形变对电子枪性能造成的显著影响。
为了消除电子枪热形变的影响，设计了装配模具进行补偿，并得到了实验验证。
该电子枪已用于多种G波段行波管，解决了关键部件技术问题。
关键词：G波段行波管；电子枪；热形变中图分类号：TN124 文献标志码：A doi：10.11805/TKYDA2021433Design and experiment research on electron gun of G band traveling wave tubeLI Ying，BIAN Xingwang，ZHANG Lin，SONG Bowen，PAN Pan，CAI Jun (National Key Laboratory of Science and Technology on Vacuum Electronics，The 12th Research Institute of China ElectronicsTechnology Group Corporation，Beijing 100015，China)AbstractAbstract：：A focus electrode modulation Pierce gun for G band traveling wave tube is designed, witha beam voltage of 20 kV, current of 50 mA, waist radius of 0.056 mm, and a waist position of 10.3 mm.The impact of thermal deformation on the performance of the electron gun is analyzed by using thermal-structure coupling analysis and electron beam trajectory simulation method. In order to eliminate theinfluence of thermal deformation, an assembly fixer for compensation is designed and verified byexperiments. The electron gun has been applied in a variety of G band traveling wave tube, and hassolved technical problems of the key component.KeywordsKeywords：：G band traveling wave tube；electron gun；thermal deformation太赫兹(0.1~10 THz)频谱资源丰富，在高分辨力实时成像、抗干扰保密通信以及高速高数据率传输等方面具有重要的应用前景[1-2]。
低速度零散的双阳极磁控注入电子枪设计
低速度零散的双阳极磁控注入电子枪设计胡鹏;孙迪敏;蒋艺;陈洪斌;孟凡宝【期刊名称】《强激光与粒子束》【年(卷),期】2013(025)003【摘要】A double-anode magnetic injection gun (MIG) was designed to satisfy demands of the 0. 14 THz confocal gyro-travelling-wave tube (TWT). According to analytic trade-off equations, the initial parameters were determined first, then simulations and refinement were done with the PIC software. As a result, the horizontal-to-vertical velocity ratio of this MIG is 0. 75, the axial velocity spread is 1. 33%. The effect of some parameters, such as electrode shape, cathode magnetic field, mod-anode voltage and beam current on electron beam performance was discussed. The results indicate, all the parameters should be optimized sufficiently.%根据0.14 THz共焦波导回旋行波管对电子枪的要求,完成了双阳极磁控注入电子枪的设计.使用PIC软件对理论设计得到的结构参数进行了模拟优化,最终得到该枪的电子注横纵速度比为0.75,纵向速度零散1.33％.讨论了电极形状、阴极磁场、控制极电压及发射电流对电子注性能的影响,结果表明,设计过程中应对它们进行充分的优化.【总页数】4页(P671-674)【作者】胡鹏;孙迪敏;蒋艺;陈洪斌;孟凡宝【作者单位】中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院研究生部,四川绵阳621900;中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川绵阳621900【正文语种】中文【中图分类】TN129【相关文献】1.高功率低速度零散单阳极磁控注入电子枪的研究 [J], 刘本田2.双阳极回旋管磁控注入电子枪设计 [J], 杨轶;牛新建;刘迎辉3.170GHz回旋管大束流双阳极磁控注入电子枪的分析及设计 [J], 陈旭霖;赵青4.回旋速调管双阳极磁控注入电子枪的设计与优化 [J], 蒲友雷;罗勇5.8 mm二次谐波回旋速调管放大器双阳极磁控注入电子枪的设计 [J], 徐寿喜;张世昌;粟亦农;刘濮鲲因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
3mm回旋行波放大器单阳极磁控注入式电子枪的设计
中图分类号 ： Ｎ ２ Ｔ １４
文献０－４ １０— ９（０８０—５７ ５ ０
Ｄｅｉｎｏ ｉｇｅａ ｏ ｅＭ ａ ｎ ｔｏ － ｊｃｅ －ｕ ｏ ｈ ｒｍ ｓ ｆ Ｓｎ ｌ－ｎ ｄ ｇ ｅｒ ｎ ｉ ｅｔｄｇ ｎｆｒｔ ｅ３ ｇ ａ ｎ ａ
Ｊ ｎ． ０ ８ ｕ ２０
３ ｍ 回旋 行波放大器单 阳极磁控注入式 电子枪 的设计 ａ ｒ
殷 瑞剑 ① ②
中国科学院研 究生院
摘
刘濮鲲①
北京 １０ ８ ） ０ ０ ０ 北京 １ ０ ３ ） ０ ０ ９
① 中国科学院 电子学研 究所 （
要：该文根据 ３ ｍｍ 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
Ｋｅ ｒ ｓ Ｇｙ ｏ ｒ ｎ ｔ ａ ｅｉ ｇ ｗａ ｅ ｔ ｂ ；Ｅ ｅ ｔ ｏ ｕ ；Ｓ ｎ ｌ － ｎ ｄ ； ｌ ｃ ｔ ｐ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ： ｒ ｔ ｏ ｒ ｖ ｌ ｖ ｕ ｅ ｌ ｃ ｒ ｎ ｇ ｎ ｉ ｇ ｅａ ｏ ｅ Ｖｅｏ ｉｙ ｓ ｒ ａ ｎ ｄ
ｔ ｅｆ ａ ｂ ａ ｐ ｒｍｅｅｓａｅｄ ｔｒ ｎ ｄｗｉ ｈ ｌ ｔｏ ａｅｔｒ ｏ ｅＥＧＵ Ｔｈ ｅｕｔ ｖ ａ ｔａ ｈ ｎ ｈ ｎ ｌ ｅｍ ａａ ｔｒ ｒ ｅｅｍｉｅ ｔ ｔｅｅｅ ｒｎｔ ｊｃｏｙｃ ｄ ｉ ｈ ｃ ｒ Ｎ． ｅｒｓ ｌ ｒ ｅｌ ｈ ｔ ｅ ｓｅ ｗ
ｔ ｃ ｅｅ ａ ｅ ｏｔ ｇ ０ Ｖ ｎ ｈ ｅ ｕ ｒ ｎ ．５ ｅｅ ｔｏ ｕ ａ ｈ ｘａ ｅｏ ｉ ｐ ｅ ｄ ｏ ．％， ｈｅａ ｃ ｌｒ ｔ ｄｖ ｌａ ｅｉ ７ ｋ ａ ｄ ｔ ｅｂ ａ ｃ ｒｅ ｔｉ ４５ Ａ， ｌｃ ｒ ｎｇ ｎ ｈ ｔ ｅａ ｉｌ ｌ ｃｔ ｓ ｒ ａ ｆ ４ ｓ ｍ ｓ ｓ ｖ ｙ ２
用于170 GHz兆瓦级回旋管的倒置磁控注入电子枪的设计
Kyy words： 170 GHz, Mega-watts, Gyrotron, Inverse magnetron injection gun, Opera-3D
具备产生兆瓦级连续波功率的回旋管被广泛应
用
( ITER(170 GHz"24 MW#"
器 W7-X(140 GHz"10 MW# 及 EAST
很严重，如图2所示。造成电子截获的主要 I
VACUUMELECTRONICS 真空电子技术
为：①由电子注轨迹与磁场相交两次形成的磁势阱;
②发生在
的 效应「7+。为了 L
上述 ，文献［8］提出了
注入电子枪(In
verse Magnetron Injection Gun, IMIG)的概念，该
电子枪用于2 MW、170 GHz同轴腔回旋管，通过仿
LU 2019-03
为利用回旋电子注与电磁波进行互作用，通过
将电子注回
产生的横向能
给电磁波,
从而实现 放大。由此可知，具备符 作用要
求的回旋电子注是回旋管工作的
，而产生电子
注的 注入电子 成了回旋管 的重要内容
& 受到超导磁体温孔尺寸的限制，阴极发射极的
半径
，进而
作电
步
&此外，常规 注入电子枪的电子截获问题
真空电子技术 VACUUMELECTRONICS
-21届电子学会年会优秀+ (论文-
用于170 GHz
管的倒置磁控
电子枪的
曾旭，冯进军 (北京真空电子技术研究所微波电真空器件国家级重点实验室 ，北京100015#
摘要：兆瓦级太赫兹回旋管是热核聚变等离子体加热用电子回旋谐振加热系统最重要的功率源。磁控注入电子枪作为 回旋管的重要部件之一，设计结果的好坏直接决定了整管的性能，但随着工作电流的增大，常规磁控注入电子枪出现了阴极 发射电流受限以及电子截获等问题&为了克服上述问题，本文针对170 GHz兆瓦级回旋管的工作参数需求，设计了一种倒置 磁控注入电子枪。基于Egun和Opera-3D的仿真结果表明，所设计的倒置磁控注入电子枪可以解决阴极发射电流受限以及 电子截获等问题，同时，在电子注加速电压80 kV、电子注电流40 A的条件下，电子注的导引中心半径为7. 41 mm,横纵速度
具备产生兆瓦级连续波功率的回旋管被广泛应
用
( ITER(170 GHz"24 MW#"
器 W7-X(140 GHz"10 MW# 及 EAST
很严重，如图2所示。造成电子截获的主要 I
VACUUMELECTRONICS 真空电子技术
为：①由电子注轨迹与磁场相交两次形成的磁势阱;
②发生在
的 效应「7+。为了 L
上述 ，文献［8］提出了
注入电子枪(In
verse Magnetron Injection Gun, IMIG)的概念，该
电子枪用于2 MW、170 GHz同轴腔回旋管，通过仿
LU 2019-03
为利用回旋电子注与电磁波进行互作用，通过
将电子注回
产生的横向能
给电磁波,
从而实现 放大。由此可知，具备符 作用要
求的回旋电子注是回旋管工作的
，而产生电子
注的 注入电子 成了回旋管 的重要内容
& 受到超导磁体温孔尺寸的限制，阴极发射极的
半径
，进而
作电
步
&此外，常规 注入电子枪的电子截获问题
真空电子技术 VACUUMELECTRONICS
-21届电子学会年会优秀+ (论文-
用于170 GHz
管的倒置磁控
电子枪的
曾旭，冯进军 (北京真空电子技术研究所微波电真空器件国家级重点实验室 ，北京100015#
摘要：兆瓦级太赫兹回旋管是热核聚变等离子体加热用电子回旋谐振加热系统最重要的功率源。磁控注入电子枪作为 回旋管的重要部件之一，设计结果的好坏直接决定了整管的性能，但随着工作电流的增大，常规磁控注入电子枪出现了阴极 发射电流受限以及电子截获等问题&为了克服上述问题，本文针对170 GHz兆瓦级回旋管的工作参数需求，设计了一种倒置 磁控注入电子枪。基于Egun和Opera-3D的仿真结果表明，所设计的倒置磁控注入电子枪可以解决阴极发射电流受限以及 电子截获等问题，同时，在电子注加速电压80 kV、电子注电流40 A的条件下，电子注的导引中心半径为7. 41 mm,横纵速度
CST仿真技术在电子枪聚焦部件中的应用
CST仿真技术在电子枪聚焦部件中的应用
叶禹豪;左从进;许海鹰;桑兴华
【期刊名称】《航空制造技术》
【年(卷),期】2018(061)009
【摘要】电子枪聚焦部件的结构和尺寸会直接决定最终电子束焦点处电流密度和束流半径,影响电子束流品质.通过CST仿真软件对电子枪聚焦部件进行分析,模拟得到电子枪聚焦部件不同的结构尺寸参数对电子束电流密度和束流半径的影响结果.仿真结果表明,在其他参数不变的情况下,聚焦线圈端面与电子发射面距离从
305mm增加345mm时,电子束流半径从1.44mm减小至0.93mm;聚焦线圈内半径从30mm增大至40mm时,电子束流半径从0.86mm增至1.38mm;磁轭间隙从28mm增至43mm时,电子束流半径先减小再增大,在34mm处束流半径达到最小值0.957mm.使用基于CST仿真优化参数制备聚焦线圈的电子枪对1mm TC4薄板进行焊接试验,在相同焊接工艺参数的情况下,新得到的焊缝宽度小于原有焊缝.
【总页数】5页(P78-82)
【作者】叶禹豪;左从进;许海鹰;桑兴华
【作者单位】中国航空制造技术研究院,北京 100024;高能束流加工技术重点实验室,北京 100024
【正文语种】中文
【相关文献】
1.CST电磁仿真技术在天线实验教学中的应用 [J], 孔祥鲲;邢蕾
2.电子枪束源部件结构尺寸对束流品质影响的CST仿真 [J], 桑兴华;许海鹰;左从进;范恺
3.仿真技术应用于新部件开发 [J],
4.雷赛智能:聚焦3C、纺织等行业应用,采用高质核心部件确保伺服产品一致性 [J],
5.CSTM团体标准《装配式建筑部品部件工厂5G应用通用技术要求》送审稿审查会顺利召开 [J], 李慧娴
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应用CST仿真设计磁控注入电子枪
作者：杜朝海， 薛谦忠， 刘濮鲲
作者单位：杜朝海(中国科学院电子学研究所,北京 100190;中国科学院研究生院, 北京 100049)， 薛谦忠,刘濮鲲(中国科学院电子学研究所,北京 100190)
1.期刊论文李志良.冯进军.王峨锋.刘本田.LI Zhi-liang.FENG Jin-jun.WANG E-feng.LIU Ben-tian Ka波段二次
谐波回旋行波管放大器的研究-真空电子技术2010,""(2)
二次谐波回旋行波管放大器的互作用磁场比基波回旋行波管放大器的磁场降低了一半,从而降低了设计难度,具有广阔的应用前景.通过对周期介质加载结构的Ka波段二次谐波回旋行波管电子枪、高频结构、模式竞争以及注波互作用研究,确定了Ka波段TE02模二次谐波回旋行波放大器的基本工作参数
,通过PIC模拟计算,在电子注电压为90 kV,注电流为25 A时,获得了大于200 kW的输出功率,超过40 dB的增益.
2.会议论文蒲友雷.罗勇.李家胤.李宏福.邓学Ka波段回旋行波管低速度零散磁控注入电子枪研究2009
为解决ka波段回旋行波管对电子注低速度零散的要求，在原有双阳极磁控注入电子枪的基础上，通过进一步优化腔体结构，在横纵速度比1.19时得到了横向速度零散1.9％，纵向速度零散2.4％，速度比零散413％的高质量电子光学系统，很好的满足了回旋行波管工作要求，在高频系统优化的基础上，有效降低了自激震荡和反波震荡，本文还对设计的单双阳极电子枪各关键参量(电极形状、磁场分布和第一阳极电压)对α及速度零散的影响进行分析，通过自主软件、egun及mangic软件进行了验证，并很好的改善了回旋行波管性能。
3.学位论文刘本田高效率宽频带连续可调回旋返波管的理论和实验研究2005
回旋返波管(Gyro-BWO)是基于电子回旋脉塞(ECM)机理、具有宽频带连续调谐特性的毫米波、准毫米波大功率辐射源，因在强干扰机、定向能电磁辐射武器、高性能材料处理和微波催化等方面具有重大应用前景，国际上很重视它的理论和实验研究。
目前，回旋返波管发展有二个最大难题：一是高频谱纯度的获得，因采用传统结构的磁控注入电子枪产生的电子注，其轴向速度零散较大，导致工作频率点波动，此外，为了增加功率容量，互作用结构一般采用过模波导，因此模式竞争也影响了输出频谱纯度；二是高工作效率的获得，Gyro-BWO的电子注相位群聚发展方向与高频场强增长方向相反，这种不一致使得注波换能的互作用效率不可能很高。
为解决第一个难题，本学位论文提出了一种改进型单阳极磁控注入电子枪设计，它所产生的高功率螺旋电子注的轴向速度零散较小，而且加工制造并不复杂。
此外还提出了一种新颖的TE0n模式选择高频互作用结构，可有效地抑制其它非圆电模式。
针对第二个难题，该论文提出了两种创新设计
：①采用一种新颖模式变换结构，使高频功率在电子注进入互作用结构处侧面输出至负载，这样便可利用降压收集极提高器件的总电子效率(即工作效率)。
所设计的收集极降压Gyro-BWO已完成工程制管，器件性能待测。
②采用复合管形式，在同一管体内将互作用效率低的回旋返波振荡器通过电子耦合级联回旋速调行波段作高功率倍频放大，这样不仅可将器件的工作效率大大提高，而且输出频率可以是返波振荡频率的二倍，因此获得连续调谐的高功率毫米波输出可采用比较低的与二次谐波gyro-BWO相同的工作磁场。
此一设计工程制管已完成并实验测试获得500MHz调谐带宽、110kW峰值功率、11﹪效率的输出结果。
本文链接：/Conference_7034311.aspx
授权使用：电子科技大学(cddzkjdx)，授权号：7e883f89-fbe9-4cf9-858b-9de5016f29e9
下载时间：2010年9月2日。