W波段双模扩展互作用振荡器的设计
作者:
作者单位:

北京航空航天大学 电子信息工程学院,北京 100191

作者简介:

徐天翊(2000-),男,在读硕士研究生,主要研究方向为毫米波器件.email:xty@buaa.edu.cn.
阮存军(1974-),男,博士,教授,主要研究方向为带状柱速调管、扩展相互作用速调管和集成真空电子器件.

通讯作者:

阮存军 email:ruancunjun@buaa.edu.cn

基金项目:

国家自然科学基金资助项目(62371021;U22A2020)

伦理声明:



Design of a W-band extended interaction oscillator capable of dual-mode operation
Author:
Ethical statement:

Affiliation:

School of Electronic and Information Engineering,Beihang University,Beijing 100191,China

Funding:

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    摘要:

    设计一种W波段双模扩展互作用振荡器(EIO),通过2π模和特定腔模的耦合实现了双2π模。通过改变谐振腔的尺寸参数调整双2π模的频率间隔,并对此过程中的高频参数变化进行研究。单元内粒子仿真表明,在3.2 mm×0.2 mm,电流为2 A的带状电子注输入下,谐振频率较低的2π模在20.90 kV的电子注电压下实现了91.01 GHz、7.29 kW的输出,电子效率为17.45%;谐振频率较高的2π模在21.15 kV的电压下实现91.18 GHz、4.76 kW的输出,电子效率为11.26%。研究结果验证了双2π模EIO具备高功率、高效率输出的能力,为双2π模的实现提供方法支撑。

    Abstract:

    A W-band dual-mode Extended Interaction Oscillator(EIO) is designed in this paper, achieving a dual 2π mode through the coupling between the 2π mode and a specific cavity mode. By adjusting the cavity's structural parameters, the frequency separation of the dual 2π modes is controlled, and the variations in high-frequency parameters during this process are analyzed. Particle-In-Cell(PIC) simulations demonstrate that, with a 3.2 mm×0.2 mm, 2 A sheet electron beam, the lower-frequency 2π mode operates at 91.01 GHz with an output power of 7.29 kW and an electron efficiency of 17.45% at an electron beam voltage of 20.90 kV. The higher-frequency 2π mode achieves 91.18 GHz, 4.76 kW output power, and 11.26% efficiency at 21.15 kV. The results verify that the dual 2π mode EIO possesses the capability for high-power, high-efficiency output while providing theoretical support for the realization of dual 2π modes.

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引用本文

徐天翊,阮存军. W波段双模扩展互作用振荡器的设计[J].太赫兹科学与电子信息学报,2025,23(9):912~918

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  • 收稿日期:2025-03-19
  • 最后修改日期:2025-06-04
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  • 在线发布日期: 2025-10-10
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