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C波段磁绝缘线振荡器的数值模拟

磁绝缘线振荡器(MILO)是GW量级的同轴正交场器件,1987年由R.W.Lemke和M.C.Clark[1]提出,经过20年的研究,这种器件实验上在L波段最大输出功率超过3 GW,脉宽近200 ns,单脉冲能量达600 J,能量效率最大可达7%,单脉冲比能位于GW量级高功率微波器件的首位,是高功率微波研究领域的热点之一[2]。C波段MILO的研究工作主要集中在国内,杨郁林和丁武研究了高频大功率磁绝缘线振荡器的理论设计问题[3],孙会芳设计了阳极为双渐变结构的改进型MILO[4],刘松研究了渐变型C波段MILO[5],张晓萍设计了一种利用负载电流产生微波的新型MILO[6],分别对渐变型和负载限制型两种MILO结构进行了设计和优化,取得了比较好的模拟结果。在此基础上,本文提出了一种C波段MILO结构,在阴极电子发射起点处加圆环,改变阴极电子发射起点附近的电场,电子束能较快地达到磁绝缘,并且避免了阴极局部发射电子束密度过大,减少了...  (本文共4页) 阅读全文>>

中国工程物理研究院
中国工程物理研究院

C波段磁绝缘线振荡器的理论与实验研究

磁绝缘线性振荡器是GW水平的同轴正交场器件,不需要外加磁场,其直流磁场是由管子内部电流提供。因此,器件比较紧凑、重量轻、并允许较高的外加电压和较高的输入功率。本文研究了C波段磁绝缘线振荡器的高频特性和电子在电磁场作用下的运动,并结合粒子模拟对C波段磁绝缘线振荡器进行了结构的优化实验研究。文章的内容主要包括以下几个方面:一、研究了主慢波结构谐振腔中存在的模式,分析了不同叶片内半径、外半径、内导体半径、叶片周期、叶片间距的谐振腔谐振频率的变化趋势,得出主慢波结构谐振腔谐振频率的一些变化规律。计算了C波段磁绝缘线振荡器封闭腔的谐振频率和场分布,在此基础上建立C波段磁绝缘线振荡器开放腔计算模型,用初始能量在第三腔处输入的方法研究了C波段MILO开放腔的高频特性。二、先讨论磁绝缘线振荡器在正交的直流电场和磁场作用下的电子运动。在此基础上建立起高频场,我们通过粒子模拟研究了电子的运动轨迹,并由高频场对电子的分类挑选和相位聚焦两种作用分析了电...  (本文共80页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学技术大学
中国科学技术大学

单频多模磁绝缘线振荡器的理论与实验研究

在全面调研磁绝缘线振荡器( MILO)理论的基础上,结合器件自身工作特点,首次提出了一种可以在模式竞争时保持频率稳定的器件-单频多模MILO。单频多模MILO是一种低阻抗正交场高功率微波器件,它不仅具有MILO不需要外加磁场,体积小的优点,还具有在模式竞争下能够输出稳定频率的高功率微波(High Power Microwave,HPM)的特点。能够产生多个模式且频率单一的微波的器件是HPM的一个新兴的研究方向,首先这种器件能够避免模式竞争引起的微波频率不纯,达到更好的实验目的,同时微波远场具有多种模式的方向图特点,能够在模式竞争发生时实现大范围的辐射,而目前国内外暂无相关的研究,因此该研究在MILO研究领域具有一定的推动作用。论文提出了单频多模MILO的实现方式并建立了单频多模MILO的模型,结合冷腔和热腔的分析,优化设计出了工作在1.22GHz的一套单频多模MILO,并在现有的条件下开展了实验,对不同角度的功率密度进行了测量,...  (本文共114页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国工程物理研究院
中国工程物理研究院

高功率磁绝缘线振荡器研究

磁绝缘线振荡器(MILO,Magnetically Insulated Transmission Line Oscillator)是一种GW级的低阻抗正交场振荡器(crossed-field oscillator)。它不需要外加磁场,其内部产生的直流磁场阻止电子从阴极发射到阳极。这种自绝缘机制杜绝了阴阳极间的电子击穿,允许较高的外加电压和较高的输入功率。由于无需外加引导磁场,使得MILO在器件小型化、结构紧凑化等方面具有得天独厚的优势。MILO成为目前高功率微波器件研究的热点之一。本论文从MILO工作原理入手进行理论分析,对MILO的高功率运行进行了数值模拟和实验研究。本文研究内容主要包括以下几个方面:1.介绍了高功率微波源研究背景,对MILO发展的历史作了简要回顾。阐述了目前国内外MILO研究的现状与未来趋势并简要说明了MILO的基本工作原理。2.从MILO工作原理入手,分析器件中束波作用机理。根据MILO的工作特性进行理论分...  (本文共62页) 本文目录 | 阅读全文>>

《强激光与粒子束》2004年04期
强激光与粒子束

一种改进型C波段磁绝缘线振荡器的数值模拟研究

1987年R.W.Lemke和M.C.Clark首先提出了磁绝缘线振荡器(MILO)的概念[1],经过十几年的研究,MILO已发展成为GW级的高功率微波器件[2~9]。它的主要优点在于不需外加磁场,而由器件内部的负载电流提供自绝缘磁场。R.W.Lemke等人所研究的阳极筒式负载的L波段硬管MILO[2~4],理论模拟获得了平均功率约3GW的微波输出。J.W.Eastwood等人的阳极杆式负载的L波段渐变型MILO[6],理论模拟获得了峰值效率约17.5%的微波输出。C波段MILO的研究工作则主要集中在国内,刘松研究了渐变型C波段MILO[8],杨郁林和丁武初步考虑了高频段MILO的设计问题[9],我们也曾提出并初步设计了以虚阴极振荡器为负载的C波段新型MILO[10],并对MILO中同轴漫波结构的色散特性进行了分析[11]。本文在总结美国人硬管MILO和英国人渐变型MILO优点的基础上,提出了一种改进型C波段MILO,并通过理论...  (本文共4页) 阅读全文>>

中国工程物理研究院
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双频磁绝缘线振荡器的理论与实验研究

双频磁绝缘线振荡器(Bifrequency Magnetically Insulated Transmission LineOscillator,BFMILO)是一种低阻抗正交场高功率微波器件,它不仅具有磁绝缘线振荡器的优点,还具有能够稳定地同时输出两个频率的高功率微波(HPM)的特点,同时,能够产生稳定输出的双频HPM器件是一个新兴的研究方向,将具有重要的学术价值和实际应用,目前尚未见到相关报道。因此,论文提出了BFMILO的设想,建立了BFMILO的模型,开展了理论分析、粒子模拟,优化设计出了L波段BFMILO,并开展了原理性实验研究,从理论和实验上验证了产生稳定输出双频率HPM的BFMILO的可行性。同时,论文还对BFMILO的相关技术以及其它双频及多频高功率微波器件进行了初步的研究。论文主要研究内容包括以下几个方面:1.介绍了HPM研究背景,MILO的基本原理及国内外发展现状,进而阐述了BFMILO的研究意义。2.提出了...  (本文共111页) 本文目录 | 阅读全文>>