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相对论磁控管谐振模式的模式分解研究

冯一芙 李天明 何朝雄

冯一芙, 李天明, 何朝雄. 相对论磁控管谐振模式的模式分解研究[J]. 强激光与粒子束, 2021, 33: 073005. doi: 10.11884/HPLPB202133.210111
引用本文: 冯一芙, 李天明, 何朝雄. 相对论磁控管谐振模式的模式分解研究[J]. 强激光与粒子束, 2021, 33: 073005. doi: 10.11884/HPLPB202133.210111
Feng Yifu, Li Tianming, He Chaoxiong. Research on the mode of relativistic magnetron[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2021, 33: 073005. doi: 10.11884/HPLPB202133.210111
Citation: Feng Yifu, Li Tianming, He Chaoxiong. Research on the mode of relativistic magnetron[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2021, 33: 073005. doi: 10.11884/HPLPB202133.210111

相对论磁控管谐振模式的模式分解研究

doi: 10.11884/HPLPB202133.210111
基金项目: 国家自然科学基金项目(61671132)
详细信息
    作者简介:

    冯一芙(1996—),女,硕士研究生,主要从事高功率微波技术研究

    通讯作者:

    李天明(1973—),男,博士,教授,主要从事高功率微波技术研究

  • 中图分类号: TN123

Research on the mode of relativistic magnetron

  • 摘要: 随着磁控管的发展,磁控管中的模式关系变得愈发复杂,模式间的竞争也愈发激烈。为了更好地进行磁控管的模式研究,基于本征模的正交性,推导并提出了一种模式分解的方法,并以A6型相对论磁控管作为研究对象,对其不同振荡状态下的工作场进行了模式分解的应用。结果表明,相对论磁控管振荡时,将会出现多模共存的现象,且磁控管将会振荡在成分最高的本征模频率上。同时,结果中展现了简并模式同时存在,以同趋势振荡的现象,结合PIC模拟方法,确定了具有径向输出结构的相对论磁控管能够在简并模式振荡的情况下,能够实现稳定的输出。
  • 图  1  N腔磁控管横截面结构

    Figure  1.  Cross section structure of magnetron

    图  2  A6相对论磁控管结构

    Figure  2.  Structure of A6 relativistic magnetron

    图  3  B=0.37 T时的PIC仿真结果

    Figure  3.  PIC simulation results when B=0.37 T

    图  4  B=0.49 T时的PIC仿真结果

    Figure  4.  PIC simulation results when B=0.49 T

    图  5  相对论磁控管的工作电流

    Figure  5.  Operating current of relativistic magnetron

    图  6  模式分解结果

    Figure  6.  Results of mode decomposition

    表  1  本征模式频率分布

    Table  1.   Eigenmode frequency distribution

    modefrequency/GHz
    00.70
    π/31.23
    π/3*1.22
    2π/31.33
    2π/3*1.34
    π1.36
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  • [1] 钱民权, 杨茂荣, 潘清, 等. 激光驱动的光阴极研究[J]. 强激光与粒子束, 1997, 9(2):185-191. (Qian Minquan, Yang Maorong, Pan Qing, et al. Investigation of photocathode driven by a laser[J]. High Power Laser and Particle Beams, 1997, 9(2): 185-191
    [2] 张兆镗. 磁控管的历史、现状与未来发展——兼论微波功率应用的前景[J]. 真空电子技术, 2016(2):38-41, 46. (Zhang Zhaotang. The history, present status and future development of magnetrons—foreground of microwave power applications[J]. Vacuum Electronics, 2016(2): 38-41, 46 doi: 10.3969/j.issn.1002-8935.2016.02.010
    [3] 张兆镗. 真空微波电子器件的发展态势与前途[J]. 真空电子技术, 2019(3):1-7, 37. (Zhang Zhaotang. Development trend and future of microwave vacuum electron devices[J]. Vacuum Electronics, 2019(3): 1-7, 37
    [4] Fuks M I, Schamiloglu E. 70% efficient relativistic magnetron with axial extraction of radiation through a horn antenna[J]. IEEE Transactions on Plasma Science, 2010, 38(6): 1302-1312. doi: 10.1109/TPS.2010.2042823
    [5] Fuks M I, Prasad S, Schamiloglu E. Efficient magnetron with a virtual cathode[J]. IEEE Transactions on Plasma Science, 2016, 44(8): 1298-1302. doi: 10.1109/TPS.2016.2525921
    [6] Kim J I, Jeon S G, Kim G J, et al. Investigation of millimeter-wavelength 20-vane spatial-harmonic magnetron using three-dimensional particle-in-cell simulation[J]. IEEE Transactions on Plasma Science, 2012, 40(8): 1966-1971. doi: 10.1109/TPS.2012.2202693
    [7] Schunemann K, Sosnytskiy S V, Vavriv D M. Self-consistent simulation of the spatial-harmonic magnetron with cold secondary-emission cathode[J]. IEEE Transactions on Electron Devices, 2001, 48(5): 993-998. doi: 10.1109/16.918248
    [8] Vavriv D M, Sosnytskiy S V, Schunemann K. Mode-interaction effects in spatial-harmonic magnetrons[C]//Third IEEE International Vacuum Electronics Conference (IEEE Cat. No. 02EX524). 2002: 207-208.
    [9] Collins G B. Microwave magnetrons[M]. New York: McGraw-Hill, 1948.
    [10] Kroll N M, Lamb W E Jr. The resonant modes of the rising sun and other unstrapped magnetron anode blocks[J]. Journal of Applied Physics, 1948, 19(2): 166-186. doi: 10.1063/1.1698386
    [11] Riyopoulos S. Magnetron theory[J]. Physics of Plasmas, 1996, 3(3): 1137-1161. doi: 10.1063/1.871770
    [12] 李天明, 李家胤, 于秀云, 等. A6磁控管谐振系统的计算与模拟分析[J]. 强激光与粒子束, 2002, 14(3):426-430. (Li Tianming, Li Jiayin, Yu Xiuyun, et al. Calculation and simulation analysis of A6 relativistic magnetron’s resonated system[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2002, 14(3): 426-430
    [13] 李天明, 李家胤, 董斐斐, 等. 相对论磁控管中自磁场的影响[J]. 强激光与粒子束, 2010, 22(11):2639-2642. (Li Tianming, Li Jiayin, Dong Feifei, et al. Self-magnetic field in relativistic magnetron[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2010, 22(11): 2639-2642 doi: 10.3788/HPLPB20102211.2639
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-03-25
  • 修回日期:  2021-06-07
  • 网络出版日期:  2021-06-28
  • 刊出日期:  2021-07-15

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