向内发射同轴虚阴极振荡器的优化

摘要

为提高虚阴极振荡器微波能量转换效率,使用2.5维全电磁P IC(particle in ce ll)软件对向内发射同轴虚阴极振荡器进行数值模拟,优化设计了阳极反射板与阴极发射区之间距离D,并研究了阳极网透射区宽度B对能量转换效率的影响。模拟发现:选取适当的D值可提高效率,同时随着B的增大,能量转换效率逐渐增大并趋近一稳定值。模拟所得微波振荡主频与理论值符合较好。优化结果为:在阴、阳极半径分别为7 cm和5.5 cm,二极管电压250 kV,电流20 kA条件下,得到主频3.45 GH z,3 dB带宽约3%,微波功率310MW,能量转换效率6.8%的窄带微波输出。