相对论返波管超辐射产生与辐射的数值模拟研究

陈再高; 王建国; 王玥; 朱湘琴; 张殿辉; 乔海亮

doi:10.7498/aps.63.038402

摘要

本文研究了相对论返波管产生X波段超辐射问题，产生中心频率为9.25 GHz的电磁脉冲，并在相对论返波管的输出端直接接入VLASOV辐射天线. 提出将粒子模拟软件UNIPIC与自行研制的天线辐射模块相结合，实现超辐射现象微波的产生以及辐射的全过程模拟，并研究了输出功率随注入波脉冲以及填充稀有气体气压的变化. 模拟结果表明，器件的峰值功率可以达到3.68 GW，瞬时效率超过100%，VLASOV天线在斜切角为20°时，天线的增益达到15.5 dB，在1 km处的功率密度可达到0.728 W/cm2.

关键词:

Abstract

This paper studies the issues about the X-band super-radiance from a relativistic backward wave oscillator (RBWO) with the central frequency of 9.25 GHz, and the output port of the RBWO is directly connected to a vlasov antenna. The particle simulation code UNIPIC and the self-developed antenna simulation code are combined to simulate the full process of the generation and the radiation of the microwave pulse. Effects of natural gas at difference pressures and injected voltage pulse on the working characteristics of RBWO are simulated and discussed. Simulated results indicate that the peak value of the output power can achieve 3.68 GW, and the instantaneous efficiency can exceed 100%. When the tilted angle of vlasov antenna is 20 degrees, the gain of the antenna is 15.5 dB. The power density can reach 0.728 W/cm2 at the far distance of 1 km.

Keywords:

super-radiance /
relativistic backward wave oscillators /
particle simulation /
vlasov

作者及机构信息

1.
西安交通大学, 电子与信息工程学院, 西安 710049;

2.
西北核技术研究所, 西安 710024

Authors and contacts

1.
School of Electronic and Information Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China;

2.
Northwest Institute of Nuclear Technology, Xi’an 710024, China

参考文献

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