三次谐波复合腔回旋管自洽非线性模拟

建立了具有模式变换渐变段的复合腔回旋管的自洽非线性理论，编制了高次回旋谐波注一波互作用计算程序，对三次谐波注一波互作用进行了数值模拟，并且分析了多种因素对工作状态的影响。     

回旋管复合腔的綫性理諭

本文利用线性动力学理论和扰动方法,详细研究了回旋管复合腔的注波互作用和电子注的预群聚作用。推出了电子注与波的互作用功率、频偏和起振电流等公式,并进行了详细的讨论和分析。     

具有复合周期磁场的电子回旋脉塞

本文从降低回旋脉塞中直流磁场的角度出发,利用线性伏拉索夫——麦克斯韦方程组,对通过静态复合周期磁场的弱相对论电子注与缓变圆波导中沿纵向作任意缓变的TE_(mn)模式之间的互作用机理,在理论上进行了详细的分析和讨论,导出了色散方程并作了数值计算。分析和计算表明,由于采用了静态复合周期磁场,其电子注与波互作用的不稳定性产生在电子回旋共振条件下,从而可以在不同的电子回旋空间谐波上工作而大大地降低直流磁场。     

回旋管单阳极磁控注入电子枪的数值计算

研究了回旋管单阳极磁控注入环形电子注电子枪的设计计算原理。并以8 mm三次谐波永磁包装回旋振荡管电子枪为例,利用自编的程序进行数值计算和优化。讨论了空间电荷的影响和速度零散的改善,得到最佳的电极和电子注参数。电子枪已经应用于8 mm三次谐波永磁包装回旋振荡管研制中。得到了良好的效果。     

3mm低电压回旋管设计与模拟

设计了一种3mm低电压二次谐波渐变结构复合腔回旋管,采用二次回旋谐波工作可以在获得高效率的同时,降低工作磁场到基波工作所要求磁场的1/2,使磁场系统简单紧凑。选择工作电压为25kV,可以降低回旋管对绝缘的要求和供电系统的体积及重量;采用渐变结构复合腔控制模式竞争和提高效率;工作模式为低损耗的TE02/TE03模式,有利于连续波工作。通过对回旋管中谐振腔结构、模式竞争以及注—波互作用的研究,分析了高频结构特性、寄生模式的抑制和工作参数优化等问题,给出了模拟设计结果。     

考虑能量守恒的回旋管自洽场理论

本文研究了一种回旋单腔管的自洽非线性理论。高频场是由腔体几何尺寸和交变电子注电流确定的。它不仅满足腔体两端的边界条件而且也遵守稳态下电子注与场互作用的能量守恒关系。应用这个理论数值计算了一种特定的回旋管的参量。讨论了一些因素对回旋管性能的影响。对考虑和不考虑能量守恒的结果作了比较。     

8mm三次谐波回旋管

主研人员：李宏福　王文样　杜品忠　杨仕文　刘盛纲　倪治钧等８ｍｍ三次谐波回族管是一种低压低磁场回族管，它采用３次谐波将回旋管工作磁场降低到三分之—，与国外同类技术相比，在低电压与低磁场的苛刻条件下，其最高效率达１２％，优于国际先进水平。它突破的关键技术有：建立和发展了带模式转换段的复合腔的理论模型，建立了多因素优化的计算软件：建立和发展了复合腔回族管注－波互作用非线性大信号理论模型，编制了多因素优化的大型数值计算软件：研究了多种抑制杂模保证主模稳定的方法，提出了复合腔特种抑制杂模的新结构；建立了…     

内开槽结构高次谐波回旋管自洽非线性研究

采用自洽非线性理论对内开糟结构高次谐波回旋管进行数值模拟，发现内开槽结构有利于实现高次谐波互作用，其效率高达３０％以上。     

三次谐波回旋管电子枪的设计

根据三次谐波回旋管对电子枪的要求，设计计算了两种电子枪。后一种更能适应大电流工作的情况。给出了电极形状，电子轨迹与电子注参量。经制管实验对比，整管效率达１２％，达到世界领先水平。     

脊波导回旋管的大信号分析

本文在建立脊波导大回旋半径回旋管模型的基础上,对此回旋管做了非线性理论计算和分析,给出了脊波导场和QP_W公式的表达式。对于脊波导TE_(101)、TE_(301)模式电子回旋基波和回旋三次谐波工作的三种回旋管情形做了详细的计算。结果指出,TE_(301)回旋三次谐波工作的回旋管有51％的高效率。     

220GHz回旋管模式竞争分析和数值模拟

当回旋管的工作频率提高时,为了增大腔体的半径,通常选择高次模式作为工作模式,这时回旋管中可能存在模式竞争,该文采用线性理论及多模非线性理论分析了所设计的220GHz回旋管振荡器中的模式竞争问题。编制了起振电流和多模非线性注波互作用计算程序,通过数值模拟计算出每个模式的输出功率对时间的变化情况,验证了回旋管中可能存在的3种平衡状态,证实了设计的合理性。     

复合腔高频场的分析与计算

用耦合模理论导出了复合腔中高频场幅值沿轴分布的方程。编制了一个通用的、有自动优化和图形显示功能的程序，对一个工作于Ｈ＿（６１），Ｈ＿（６２）模的８ｍｍ复合腔进行了数值计算，考虑了许多因素的变化对谐振频率和Ｑ值的影响。     

一种分布于圆周上的多导体结构

本文研究了一种分布在圆周上的多导体结构。这种多导体结构不仅可能应用在普通微波电真空器件中,而且在高次回旋谐波低磁场回旋管及静电电子回旋脉塞中也有良好的应用前景。本文在考虑了多导体厚度情况下详细研究了该系统中的最低波型,即 TEM 波。从麦克斯韦方程出发,导出了系统中各区域中的场分布表达式。在此基础上求出了系统的耦合阻抗与横向阻抗的表达式。横向阻抗是考虑系统匹配的依据,本文对它进行了详细讨论,并进行了普适的数值计算,给出了计算结果,讨论了系统诸几何参量对横向阻抗的影响。     

渐变结构复合腔研究

用模式耦合理论导出了渐变复合腔中高频驻波场幅值纵向分布的普适方程，并首次考虑了ＴＭ型寄生模式的影响。对工作模式对ＴＥ（６１）／ＴＥ（６２）的８ｍｍ渐变复合腔在不同尺寸下进行了多种计算，并与忽略ＴＭ寄生模的计算结果加以比较。     

二维各向同性谐振子的守恒张量及其应用

二维各向同性谐振子的第三守恒量是一张量.经研究得到了二维谐振子守恒张量的矩阵表示形式,并用守恒张量的各元素表示振子的运动方程及新坐标系下的轨道方程.