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毫米波速调管电子光学系统的研究

冯海平 韦莹 孙福江 杨继涛

冯海平, 韦莹, 孙福江, 等. 毫米波速调管电子光学系统的研究[J]. 强激光与粒子束, 2020, 32: 103013. doi: 10.11884/HPLPB202032.200208
引用本文: 冯海平, 韦莹, 孙福江, 等. 毫米波速调管电子光学系统的研究[J]. 强激光与粒子束, 2020, 32: 103013. doi: 10.11884/HPLPB202032.200208
Feng Haiping, Wei Ying, Sun Fujiang, et al. Design of electron optics system for millimeter wave klystron[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2020, 32: 103013. doi: 10.11884/HPLPB202032.200208
Citation: Feng Haiping, Wei Ying, Sun Fujiang, et al. Design of electron optics system for millimeter wave klystron[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2020, 32: 103013. doi: 10.11884/HPLPB202032.200208

毫米波速调管电子光学系统的研究

doi: 10.11884/HPLPB202032.200208
基金项目: 预研项目(315120101)
详细信息
    作者简介:

    冯海平(1983—),女,硕士,高级工程师,从事速调管的研究;13581688852@139.com

  • 中图分类号: TN122

Design of electron optics system for millimeter wave klystron

  • 摘要: 电子光学系统是毫米波速调管长寿命和整管性能实现的关键,毫米波速调管零件尺寸较小,为了在Ka波段和W波段实现千瓦量级的输出功率,要求具有高的电子注通过率及低的阴极负荷。对Ka波段和W波段电子光学系统特性进行了分析,确定了Ka波段10 kW分布作用速调管和W波段1 kW分布作用速调管电子光学系统的设计方案,利用软件对电子枪和聚焦系统的结构进行计算,并采用CST仿真软件对设计的电子枪发射的电子注在聚焦磁场中的状态进行优化。设计出的Ka波段速调管电子光学系统,电子枪工作电压26 kV,发射电流2 A,互作用区长度30 mm,磁场强度大于0.6 T,流通达到100%。设计的W波段速调管电子光学系统,电子枪工作电压17 kV,电流0.65 A,互作用区长度20 mm,磁场大于0.9 T,流通达到100%。已制成Ka波段速调管和W波段速调管,设计的电子光学系统能够满足速调管工程化需求。
  • 图  1  皮尔斯电子枪

    Figure  1.  Pierce electron gun

    图  2  Ka波段速调管二维计算电子注状态

    Figure  2.  2D beam trajectory in Ka-band klystron

    图  3  Ka波段速调管三维计算电子注状态

    Figure  3.  3D beam trajectory in Ka-band klystron

    图  4  W波段速调管电子注三维计算结果

    Figure  4.  3D beam trajectory in W-band klystron

    图  5  Ka波段速调管轴向磁场分布

    Figure  5.  Magnetic field distribution along the axis in Ka-band klystron

    图  6  阴极发射电子与磁场重合状态

    Figure  6.  Matching state of electron and magnetic field

    图  7  W波段速调管轴向磁场分布

    Figure  7.  Magnetic field distribution along the axis in W-band klystron

    图  8  Ka波段速调管电子注在磁场中的状态

    Figure  8.  Beam trajectory with magnetic field in Ka-band klystron

    图  9  W波段速调管电子注在磁场中的状态

    Figure  9.  Beam trajectory with magnetic field in W-band klystron

    图  10  Ka波段速调管照片

    Figure  10.  Photo of Ka-band klystron

    图  11  W波段速调管照片

    Figure  11.  Photo of W-band klystron

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出版历程
  • 收稿日期:  2020-07-20
  • 修回日期:  2020-09-11
  • 刊出日期:  2020-09-29

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