高效行波提取型同轴渡越时间振荡器的数值模拟与性能优化

本文主要探讨了一种创新的同轴渡越时间振荡器，该振荡器采用了一种名为"行波提取结构"的设计。这种结构的特点是其提取腔采用了类膜片加载的扩展互作用腔，这是一种类似于薄膜加载的特殊设计，它能够提升束波作用效率，降低电子束在空间中的电势能消耗，从而提高整体系统的效能。这种设计的一个关键改进在于波长结构，被设定为3π/2模，相较于传统的π模结构，它能有效地提高微波的群速度，有利于微波能量的高效传输和提取。 通过前置反射腔的引入，文章优化了调制腔的品质因数，这显著地减少了振荡器的起振时间，使其能在更短的时间内达到稳定工作状态。数值模拟在研究过程中起到了至关重要的作用，作者使用了数值模拟软件对振荡器在特定条件下的性能进行了深入的模拟和优化。具体来说，当二极管电压达到530kV，二极管电流为12.8kA，外部引导磁场为0.7T时，振荡器表现出强大的输出能力，达到了2.41GW的输出功率，对应的微波频率为7.76GHz。令人瞩目的是，这种振荡器的束波功率转换效率高达35.5%，显示出其在实际应用中的高效性能。 这篇论文的研究成果对于理解并优化同轴渡越时间振荡器的工作原理、提高微波能量转换效率以及设计高性能的微波设备具有重要意义。同时，通过类膜片加载和行波提取结构的应用，也为未来同类振荡器的设计提供了新的思路和技术路线。由于涉及了粒子模拟技术，这些研究成果不仅理论价值高，也对电子束物理和微波技术的实验验证提供了有力支持。这篇文章对于推动射频前端技术和振荡器领域的进步有着积极的贡献。