Влияние радиальной неоднородности полей резонаторов на группирование электронов в многолучевых клистронах / Influence of RF Field Radial Non-Uniformity in the Cavities on the Bunching Process in Multiple-Beam Klystrons

Пикунов В. М. / Pikunov, V.M.
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова / RUS Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Родякин В. Е. / Rodyakin, V.E.
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова / RUS Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1701-050054

Пикунов В. М., Родякин В. Е. Влияние радиальной неоднородности полей резонаторов на группирование электронов в многолучевых клистронах // Физические основы приборостроения. 2017. Т. 6. № 1(23). С. 50–54.
Pikunov, V.M., Rodyakin, V.E. Influence of RF Field Radial Non-Uniformity in the Cavities on the Bunching Process in Multiple-Beam Klystrons // Physical Bases of Instrumentation. 2017. Vol. 6. No. 1(23). P. 50–54.


Аннотация: We present the results of detailed numerical investigation of the influence of RF field radial non-uniformity in the cavities on the bunching process and efficiency of multiple-beam klystrons. 2.5-D nonlinear simulation code “Arsenal-MSU” was used for detailed parallel simulation of bunching process in the non-identical electron beams passing through multi-beam cavities with different Ez component of RF field strength and R/Q values. Results of numerical investigations have been compared with experimental data for two broadband multi-beam klystrons KL4113 and KS4116 developed and fabricated in IECAS (China). It was discovered strong influence of RF field radial non-uniformity on the klystron efficiency for some cavities multi-beam designs. For example for KS4116 tube the R/Q difference in 30% between two radial layers of the beams caused phase separation of electrons in different layers and 20% efficiency reduction.

Abstract: Представлены результаты численного исследования влияния радиальной неоднородности электромагнитных полей резонаторов на процессы группирования в многолучевых клистронах. В работе проводится сравнительный теоретический анализ систем взаимодействия двух приборов, как с учетом, так и без учета неидентичных амплитуд электромагнитных полей в зазорах резонаторов для лучей различных слоев многолучевых клистронов. Все исследования проводились с использованием программного комплекса «Арсенал-МГУ», позволяющего проводить численный анализ нелинейных процессов в клистронных усилителях с использованием 2.5-мерной модели «частица в ячейке». В качестве приборов для сравнения были выбраны 18-лучевые клистроны KL4113 (L диапазон) и KS4116 (S диапазон), выпускаемые Институтом электроники Китайской академии наук (IECAS). Было установлено, что неоднородность полей в резонаторах многолучевых клистронов может вызывать существенное фазовое расслоение электронов в разных радиальных слоях и значительно снижать эффективность группирования в усилительных клистронах. Например, в клистроне KS4116 различие значений R/Q для разных слоев в 30% вызывает сильное фазовое расслоение лучей различных радиальных слоев, что приводит к уменьшению КПД на 20%.

Ключевые слова: Арсенал-МГУ, электромагнитные поля резонатора, multiple-beam klystrons, Arsenal-MSU, Арсенал-МГУ


Литература / References