PDF《S 波段长脉冲相对论速调管放大器中杂模振荡导致的脉冲缩短...》

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238402 压波形和频谱分别如图

12 和图

13 所示. 由图

13 可见, 中间腔电场不含 3.58 GHz 杂频分量. 由此可 知, 加入吸收介质后, 由于腔间场耦合而导致的杂 模振荡得到了有效抑制. 图14 杂模抑制后的交变电流波形及频谱 图15 杂模抑制后的输出微波波形 在实验中研究了吸收介质对脉冲缩短现象的 抑制效果. 根据上述脉冲缩短抑制措施的分析, 在图1所示的 RKA 结构的输入腔和中间腔之间的漂 移管壁上加入吸收介质结晶硅, 结晶硅内半径为

24 mm, 厚度为

5 mm, 长度为

60 mm, 其介电常数 和损耗角与模拟参数一致. 实验测得的中间腔后的 交变电流波形及其频谱如图

14 所示, 电子束中除 了2.88 GHz 的基波电流分量外, 不存在 3.60 GHz 杂频分量, 滤波后得到的基波电流脉宽比改进前有 了明显提高. 输出微波波形如图

15 所示, 输出微波 功率约为920 MW, 半高全宽为137 ns. 对比图

3 和图15 可知, 杂模抑制后的输出微波脉宽得到了明 显提升, 脉冲缩短问题得到了减轻.

5 结论本文研究了 S 波段 RKA 的脉冲缩短问题. 研 究表明输入腔和中间腔的场耦合导致的杂模振荡 是脉冲缩短的主要原因. 通过分析杂模的产生机 理, 提出了采用加载吸收介质对杂模振荡进行抑制 的方法, 优化了吸收介质的长度, 在粒子模拟中实 现了脉冲缩短抑制, 并在实验中得到了验证. 在电 子束电压为

716 kV、 电流为 5.9 kA 的实验条件下, 输出微波峰值功率为920 MW, 脉宽为137 ns. 参考文献 [1] Benford J, Swegle J A, Schamiloglu E

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238402 Investigation and suppression of pulse shortening problem caused by non-working mode self-excitation in an S-band long pulse relativistic klystron ampli?er Chen Zhao-Fu? Huang Hua Chang An-Bi Xu Zhou He Hu Lei Lu-Rong Hu Jin-Guang Yuan Huan Liu Zhen-Bang (Science and Technology on High Power Microwave Laboratory, Institute of Applied Electronics, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621900, China) ( Received

6 June 2014;

revised manuscript received

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2014 ) Abstract We have investigated the pulse shortening problem of relativistic klystron ampli?er. It is shown that non-working mode self-excitation is an important cause of pulse shortening. Theoretical and numerical analyses show the mechanism of non-working mode self-excitation caused by the coupling between ........