X波段带状注速调管注波互作用系统的3维PIC模拟

《X波段带状注速调管注波互作用系统的3维PIC模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第29卷第4期真空科学与技术学报2OO9年7、8月C珏ESEJOURNAI．OF、CUUMSl二ⅡNCEANDIECHN0LI)(375X波段带状注速调管注波互作用系统的3维PIC模拟阮望，王勇丁耀根阮存军(1．中国科学院电子学研究所，中国科学院高功率微波源与技术重点实验室北京10019o；2．中国科学院研究生院北京100039)3DParticle—in-CellSimulationofX-BandSheetBeamKlystronRuanWang，，WangYong，DingYaogen，RuanCu

2、njan1．KeylaboratoryofHighPowerMicrowaveSourcesandTechnologies，InstituteofElectronics，ChineseAcademyofSc／ence，t~／j／ngl0o19o，China；2．Graduate￡枇ofChineseAcademyofSc／e／lce，~i／／ng100039，Ch／na)AbstractIhebeam-waveinteractionsystemwithfivethree-cel1．extendedinte

3、mctioncavitiesintheX-bandsheetbeamklystron，wo~ingin7cmode，wassimulatedt}ltwocommercialavailablesoftwarepackagesof3一dimensionalpatti—cle—in—cell(PIC)andComputerSimulationTechnology(CST)．Inthesimulation，realisticconditions，includingthenon-axi-alsymmetrystru

4、ctureofthesheetbeam，movingcharge-inducedelectricfield，andspacecharges，wereconsidered．卟epreliminary，simulatedresultsshowthatfora415kV，250Ashetbeam，thesheetbeamklystmniscapableofgeneratinganou~utpowerhigherthan29．6MWwithagainof34．3dBandaInaxilnulneficiencyo

5、f29．9％atafrequencyof11．425GHz．rIhedesignconsiderationsandpotentialapplicationsofthesheetbeamklys~n．anovelmicrowavevacuumde-viceusingahighaspectratio，thinrectangularbeamtoreducespacecharge，werealsotentativelydiscussed．KeywordsX．band，Shetbeamklystmn，3DPICsi

6、mulation，Three．cellextendedinteractioncavity摘要带状注速调管是采用宽高比值很大的薄矩形注来降低空间电荷效应，采用特殊的高频结构来增加功率容量，从而使注波互作用效率得到提高的一种新型微波电真空器件。本文对工作在模状态下的x波段带状注速调管三间隙腔进行了模拟计算，并对由该型腔体构成的注波互作用系统进行了3维PIC模拟，给出了初步的模拟设计结果。模拟结果表明：在电子注电压为415kV，电流为250A时，该速调管可以获得大于29．6MW的输出功率、34．3dB的增益以及

7、29．6％的效率。关键词x波段带状注速调管3维PIC模拟三间隙扩展互作用腔中图分类号：TN122．4文献标识码：Adoi：10．3969／j．ism．1672-7126．2O09．04．08对于传统的轴对称功率源，其输出功率与频率展缓慢【_3J。这是因为带状注速调管为非轴对称结的平方成反比，因而在高频段很难产生高功率输出。构，其电子光学系统和注波互作用系统的研究需要带状注速调管为平面对称功率源，它采用宽高比值建立在三维仿真平台基础上，这受到当时技术水平很大的薄矩形注降低了束流内的空间电荷效应，这限制未能得

8、以实现。近年来，在高功率微波和毫米时输出功率与频率的一次方成反比，因而具有在高波源的需求牵引下，带状注速调管又重新在国际上频段获得高功率微波输出的巨大潜力。引起了关注。它最大的技术优势在于，其特殊的大早在1938年，俄罗斯的Kovalenko就提出了带宽高比注波互作用段在高频段可以将尺寸做得较状注速调管的概念⋯1。随后的60多年里，美国、俄大，从而可大大提高功率容量。因此，在高频波段罗斯和法国的科学家对其进行了初步的研究，但进