改进型大信号编码TESLA-2.5D在45 MW相对论性速调管建模中的应用

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《IEEE Journal of Photovoltaics》：Application of an Improved Large-Signal Code TESLA-2.5D to the Modeling of a 45 MW Relativistic Klystron

【字体：大中小】 时间：2025年12月09日 来源：IEEE Journal of Photovoltaics 2.6

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　　行波管放大器建模与TESLA-2.5D代码修正研究，通过比较发现二维效应和相对论电子束动力学对建模精度影响显著，修正RF场θ分量符号后实现与MAGIC-2D和实验数据的良好吻合。

摘要：

我们首次成功地将2.5维大信号速调管代码TESLA应用于现有的一种轻度相对论性的S波段速调管VKS-8245C的建模中。该速调管由Microwave Power Products (MPPs)公司（前身为CPI）在加利福尼亚州帕洛阿尔托制造并测试。该设备包含五个单间隙腔体，使用313 kV电压和336 A电流的电子束，能够产生45 MW的峰值输出功率。由于其紧凑的结构，这种先进的速调管设计显著受到二维效应的影响，包括电子束粒子的主动旋转和径向运动。因此，对这种速调管进行精确建模需要使用先进的完全二维计算工具。为了验证TESLA-2.5D算法的正确性，我们将该算法的预测结果与Particle-in-Cell (PIC)代码MAGIC-2D的预测结果进行了比较。最初，TESLA-2.5D算法对粒子轨迹和驱动曲线的预测存在错误，与MAGIC-2D的计算结果有很大差异。经过详细研究，我们找到了TESLA-2.5D算法中的问题并进行了修正，确保了射频场

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