真空电子技术2024,Issue(4) :15-19.DOI:10.16540/j.cnki.cn11-2485/tn.2024.04.04

螺旋波纹波导回旋行波放大器的研究

Study of a Gyrotron Traveling Wave Amplifier Based on Helically Corrugated Waveguide

高俊强 李波 高福 舒国响 尹华碧 何文龙
真空电子技术2024,Issue(4) :15-19.DOI:10.16540/j.cnki.cn11-2485/tn.2024.04.04

螺旋波纹波导回旋行波放大器的研究

Study of a Gyrotron Traveling Wave Amplifier Based on Helically Corrugated Waveguide

高俊强 1李波 1高福 1舒国响 1尹华碧 1何文龙1
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作者信息

  • 1. 深圳大学 射频异质异构集成国家重点实验室,广东 深圳 518060;深圳大学 电子与信息工程学院,广东 深圳 518060;深圳大学 微电子研究院,广东 深圳 518060
  • 折叠

摘要

介绍了一种工作频率范围在 200~220 GHz,输出功率为 7kW的回旋管行波放大器.70 keV、1.5 A、大回旋电子束的回旋模式的三次谐波与五折螺纹波导互作用区域中传播的类 TE31 模式发生共振相互作用,实现宽带放大.大回旋电子束由一个磁会切(CUSP)电子枪所产生,所设计的类TE31 模式具有理想的色散特性,其色散特性通过理论预测,计算机模拟和实验相结合来设计优化.三维粒子仿真(CST PIC)模拟得到了输出功率和增益分别为约 7kW和 51.5 dB,输入信号功率为50 mW,3 dB瞬时增益带宽约为 20 GHz.

Abstract

A gyrotron traveling wave amplifier with an operating frequency range of 200-220 GHz and an output power of 7kW is introduced.The third harmonic cyclotron mode of a 70 keV,1.5 A,large-orbit electron beam resonates with the TE31-like mode propagating in the five-fold helically corrugated interac-tion region,achieving broadband amplification.The large-orbit beam is generated by a CUSP electron gun.The TE31-like waveguide mode exhibits ideal dispersion characteristics.The dispersion characteris-tics are optimized through theoretical calculations and numerical simulations.The three-dimensional parti-cle-in-cell(CST PIC)simulation predicts a saturated output power of 7 kW and a gain of 51.5 dB.When the input signal power is 50mW,the 3 dB Instantaneous gain bandwidth is about 20 GHz.

关键词

太赫兹放大器/回旋行波放大器/螺纹波导互作用区域/色散特性

Key words

Terahertz amplifiers/Gyrotron traveling wave amplifiers/Helically corrugated waveguide interaction area/Dispersion characteristics

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出版年

2024
真空电子技术
北京真空电子技术研究所

真空电子技术

影响因子:0.166
ISSN:1002-8935
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