بررسی تأثیر شکل دهی سهموی کاتد بر عملکرد مگنترون نسبیتی

زیبائی نژاد, حسن; عبیری, حبیب اله

بررسی تأثیر شکل دهی سهموی کاتد بر عملکرد مگنترون نسبیتی

نویسندگان

دانشگاه شیراز

چکیده

در این مقاله نشان داده شده است که شکلدهی کاتد مگنترون در راستای محور تقارن، منجر به تغییر منحنیهای هال و هارتری آن میشود بهطوری که مجموعهای از منحنیها بهجای دو منحنی ایجاد میشود. این امر سبب میشود که احتمال تحریک همه مدها و هارمونیکها فراهم شود. درنتیجه یک لامپ پهنباند به وجود میآید. برای نمونه بدون اعمال تغییر در ساختار آند مگنترون، کاتد مگنترون نسبیتی A6 با حفظ تقارن محوری در راستای محور بهطور سهموی شکل داده شد و با استفاده از یک شبیهساز سهبعدی ذره در سلول، نشان داده شد که توان خروجی به بیش از MW400 میرسد در حالی که گستره فرکانسی GHz 20-5 می باشد

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.23454024.1396.5.4.3.3

عنوان مقاله [English]

The Effect of Parabolic Cathode Shaping on Relativistic Magnetron Performance

نویسندگان [English]

Hassan Zibaeinejad
Habibollah Abiri

چکیده [English]

In this paper, it is demonstrated that shaping of the cathode along the symmetry axis in a
relativistic magnetron, leads to a shift in Hull and Hartree curves in such a way that a set of
curves is obtained instead of only two curves. This results in excitation of numerous harmonics
and proposing a broadband tube. As an example, without any changes in the anode structure, A6
relativistic magnetron cathode has been subjected to parabolic shaping parallel to the symmetry
axis preserving the axial symmetry. To perform a study with this regard, employing a 3D
particle in cell simulation, it has been shown that the output power can exceed 400MW while
the frequency ranges from 5GHz to 20 GHz.

کلیدواژه‌ها [English]

Relativistic magnetron
Parabolic cathode shapin
Particle in cell simulation
wideband

مراجع

[1] J. Benford, J. Swegle, and E. Schamiloglu, “High-Power Microwaves,” Taylor & Francis Group, NewYork, 2007.##

[2] T. Orzechowski and G. Bekefi, “Microwave emission from pulsed, relativistic e-beam diodes I: The smooth bore magnetron,” Physics of Fluids, vol. 22, pp. 978-85, 1979.##

[3] G. Bekefi and T. Orzechowski, “Giant Microwave Bursts Emitted from a Field-Emission, Relativistic-Electron-Beam Magnetron,” Physical Review Letters, vol. 37, pp. 376-82, 1976.##

[4] G. B. Collins, “Microwave Magnetrons,” McGraw-Hill, New York, 1948.##

[5] A. S. Gilmour, “Klystrons, Traveling Wave Tubes, Magnetrons, Crossed-Field Amplifiers, and Gyrotrons,” Artech House, Boston, 2011.##

[6] Sh. Li, F. Li, J. Yang, T. Yan, B. Du, and W. Shi, “Development of a Miniaturized W-Band Spatial Harmonic Magnetron,” IEEE Transactions on Electron Devices, vol. 63, no. 7, pp. 2925-2929, 2016.##

[7] M. Fuks, S. Prasad and E. Schamiloglu, “Efficient Magnetron With a Virtual Cathode,” IEEE Transactions on Plasma Science, vol. 44, no. 8, pp 1298-1302, 2016.##

[8] D. F. Shi, B. L. Qian, H. G. Wang, W. Li, and G. X. Du, “A frequency tunable relativistic magnetron with a wide operation regime,” AIP Advances, vol. 7, pp. 025010-1-025010-12, 2017.##

[9] R. V. Lovelace and T. Young, “Relativistic Hartree condition for magnetrons: Theory and comparison with experiments,” Physics of Fluids, vol. 28, pp. 2450-2452, 1985.##

[10] CST, “About CST Studio Suite Software,” www.cst.com/products/csts2, 2017.##

[11] B. Goplen, L. D. Ludeking, D. Smithe, and G. Warren, “User-Configurable MAGIC for electromagnetic PIC calculations,” Computer Physics Communications, vol. 87, pp. 54-86, 1985.##

[12] Northropgrumman, “About MAGIC Software,” www.northropgrumman.com/Capabilities/PICCodeSoftware/MAGIC/Pages/About-Magic.aspx, 2017.##