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0.34 THz双注高次模折叠波导行波管高频系统设计

赵征远 刘文鑫 杨龙龙 欧粤

赵征远, 刘文鑫, 杨龙龙, 等. 0.34 THz双注高次模折叠波导行波管高频系统设计[J]. 强激光与粒子束, 2021, 33: 053004. doi: 10.11884/HPLPB202133.210002
引用本文: 赵征远, 刘文鑫, 杨龙龙, 等. 0.34 THz双注高次模折叠波导行波管高频系统设计[J]. 强激光与粒子束, 2021, 33: 053004. doi: 10.11884/HPLPB202133.210002
Zhao Zhengyuan, Liu Wenxin, Yang Longlong, et al. Design of high frequency system of 0.34 THz high order mode two-beam folded waveguide traveling wave tube[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2021, 33: 053004. doi: 10.11884/HPLPB202133.210002
Citation: Zhao Zhengyuan, Liu Wenxin, Yang Longlong, et al. Design of high frequency system of 0.34 THz high order mode two-beam folded waveguide traveling wave tube[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2021, 33: 053004. doi: 10.11884/HPLPB202133.210002

0.34 THz双注高次模折叠波导行波管高频系统设计

doi: 10.11884/HPLPB202133.210002
基金项目: 国家重点研发计划项目(20119YFA0210201);国家自然科学基金项目(U1832193,61831101)
详细信息
    作者简介:

    赵征远(1996—),男,在读硕士研究生,从事太赫兹折叠波导行波管研究

    通讯作者:

    刘文鑫(1976—),男,研究员,从事太赫兹真空器件研究

  • 中图分类号: TN124

Design of high frequency system of 0.34 THz high order mode two-beam folded waveguide traveling wave tube

  • 摘要: 高频系统是行波管的核心部件,它会直接影响行波管的工作频率、带宽、增益等性能指标。为了获得更大的输出功率和更高的增益,对0.34 THz双注高次模折叠波导行波管的基本特性进行了研究,计算了双注折叠波导的色散特性和耦合阻抗,并与仿真结果进行对比,结果显示色散特性随频率升高差距增大,耦合阻抗在高频段匹配较好,并研究了损耗特性。利用CST仿真工作室对双注折叠波导的注波互作用特性进行了仿真,实现41.68 W输出。为了获得更高的输出,通过增大直波导高度,最终使输出功率提高了52.7%,达到63.12 W。最后设计了符合要求的盒型输出窗和模式转换器,验证了高频系统的传输特性。
  • 图  1  双电子注折叠波导结构图

    Figure  1.  Geometry for the TWT with two-beams

    图  2  场强分布图

    Figure  2.  Field contour plots for the FW

    图  3  折叠波导色散特性对比图

    Figure  3.  Dispersion characteristics of FW

    图  4  耦合阻抗对比图

    Figure  4.  Interaction impedance

    图  5  双注折叠波导CST模型图

    Figure  5.  Model in CST

    图  6  双注参数对输出的影响

    Figure  6.  Output power vary two-beam parameters

    图  7  输出功率图

    Figure  7.  Output power

    图  8  频谱图

    Figure  8.  Spectra of the signal

    图  9  输出功率随频率变化图

    Figure  9.  3 dB bandwidth

    图  10  电子轨迹图

    Figure  10.  Schematic diagram of the electron trajectories

    图  11  7 ns时电子相空间图

    Figure  11.  Electronic energy distribution at 7 ns

    图  12  相速渐变的输出功率

    Figure  12.  Output power with phase-velocity taper

    图  13  输出功率随窄边变化

    Figure  13.  Output power vary narrow side

    图  14  盒型窗模型图

    Figure  14.  Model of pill- box window

    图  15  盒型窗的参数

    Figure  15.  Parameters of pill-box window

    图  16  模式转换器模型图

    Figure  16.  Mode converter

    图  17  模式转换器的S参数

    Figure  17.  S parameters of mode converter

    图  18  高频系统模型图

    Figure  18.  Mode of high frequency system

    图  19  高频系统的S参数

    Figure  19.  S parameters of high frequency system

    表  1  慢波结构参数

    Table  1.   Structure parameters of slow wave structure (mm)

    abhprd
    1.120.100.180.220.070.56
    下载: 导出CSV

    表  2  盒型窗结构参数

    Table  2.   Structure parameters of pill-box window (mm)

    r1r2d1l2A1B1
    1.861.060.101.500.7110.355
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-01-04
  • 修回日期:  2021-03-28
  • 网络出版日期:  2021-04-16
  • 刊出日期:  2021-05-20

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