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電子管

大電力マイクロ波源 - フィードバックのあるダブルギャップ・バーカトールのシミュレーション

CST STUDIO SUITEの解析ツールのひとつであるCST PARTICLE STUDIO(CST PS)では、電子ビームと電磁界の相互作用により大電力マイクロ波管のシミュレーションを行うことができます。本資料では、空間電荷効果の考慮が可能で完全に相対論的な、自己無撞着のparticle-in-cellソルバーを使用した、バーカトール(バーチャルカソードオシレータ)のシミュレーションをご紹介します。シミュレーションにより、装置の動作を支配する物理の理解が深まることが期待できます。この装置では、さまざまな変数により感受性レベルの評価が可能ですが、ここでは目的の周波数範囲で最も効率がよくなるようにパラメータを最適化します。

THz応用に向けた新しい遅波構造の設計とシミュレーション

THz領域応用に向けた遅波構造の解析例をご紹介します。”quasi parallel plate”と呼ばれる新しい遅波構造の初期設計と検証に電磁界シミュレーションを使用します。さらにPicソルバーを使用して、この遅波構造を用いた後進波発振器(BWO)のシミュレーションを行います。

クライストロン出力共振器のPIC(Particle-in-Cell)シミュレーション

CST PARTICLE STUDIOのPic(Particle-in-Cell)ソルバーによるクライストロン出力共振器の計算例です。CST MW STUDIOの解析環境を継承したPICソルバーでは、出力電力や時間依存界などの情報を容易に抽出することができます。

微細加工つづら折り導波路を応用した広帯域進行波管

動作周波数が高くなるにつれ部品を小型化する必要に迫られて、真空管コミュニティでも微細加工が常識になりつつあります。従来型の回路ではロバスト性が十分ではないためです。220GHz用に設計された微細加工のつづら折り導波路をCST PARTICLE STUDIOのParticle-in-Cell(PIC)ソルバーで解析した事例をご紹介します。

6~18GHz・20W進行波管アンプの電子銃

すべての荷電粒子の応用は電子銃から始まります。電子銃のなかでDC電力はビームに変換され、ビームはさまざまな電磁構造との間で相互作用を起こします。CST PARTICLE STUDIOのTrackingソルバーによる電子銃の解析と設計例をご紹介します。

WiFi干渉問題:マグネトロンと電子レンジの解析

マグネトロンと電子レンジの設計をCST STUDIO SUITEの解析モジュールによるシミュレーションで支援します。CST PARTICLE STUDIOによる相互作用領域の解析に続いて、CST EM STUDIOで静電磁界の評価を行い、さらにCST MW STUDIOで電子レンジ内部の電磁界分布を評価、最後にCST MPHYSICS STUDIOで温度と変形に関わる考察を行います。

Kuバンド進行波管

進行波管の電磁界・電子運動解析を行った事例です。電子銃はChild則に従い、電子を遅波構造に入射します。遅波構造内で電子が発散しないように周期的永久磁石(PPM)で集束磁界を発生させ、また、遅波構造の電磁界特性は固有値解析により得ています。PICによる時間領域の電子の挙動をシミュレーションした結果、信号の増幅は46.5dBとなりました。(英語)

2キャビティモノトロンのPICシミュレーション

モノトロンは、DCエネルギーをRFエネルギーに変換するシンプルな構造のマイクロ波管です。CST PARTICLE STUDIOを使用してふたつのキャビティがあるモノトロンをシミュレーションした事例です。

650 GHz後進波発信器のシミュレーション

CST PARTICLE STUDIOを使用した、インターディジタルBWOの解析例です。過渡電磁界と荷電粒子運動の相互結合を考慮できるPICコードにより、理論値と良く一致した結果が得られました。本事例の内容は、Teraphysics Corporation(米)のご厚意と許諾により掲載します。

進行波管の周期的固有モードシミュレーション

CST MW STUDIOは進行波管(TWT)のような周期性のある固有モード問題を解くことができます。計算結果としてピアスインピーダンスのほか群遅延や位相分散などの特性が得られます。

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