卷繞雙梳齒慢波結(jié)構(gòu)中注波互作用的研究.pdf

1、行波管在雷達(dá)、衛(wèi)星通訊、遙感、輻射測(cè)量等方面顯示了巨大的應(yīng)用潛力?，F(xiàn)階段，行波管在線性度和效率方面雖有了很大的進(jìn)展，但由于受自身互作用機(jī)制的限制，提高線性度的同時(shí)往往要犧牲效率，為從根本上解決這一矛盾需要探索新型互作用機(jī)制的行波管。其中，本文研究的圓極化行波管是利用電子束中的慢同步波和圓極化波進(jìn)行注-波互作用的一類行波管。區(qū)別于傳統(tǒng)的縱向互作用機(jī)制行波管，圓極化行波管的互作用機(jī)制為橫向互作用機(jī)制，其注-波互作用時(shí)，電子束沿著縱向的中心軸

2、線呈三維的螺旋分布。因此電子束產(chǎn)生的空間電荷效應(yīng)較弱，從而可以使圓極化行波管具有較好的線性特性。
　　本論文主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　(1)總結(jié)了國(guó)內(nèi)外圓極化行波管領(lǐng)域所做的研究工作，介紹了單電子在圓極化場(chǎng)作用下的運(yùn)動(dòng)情況，以幫助理解圓極化行波管的基本工作原理。
　　(2)在前人利用MAGIC研究右旋卷繞雙梳齒慢波結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，本文利用CST軟件研究了左旋卷繞雙梳齒慢波結(jié)構(gòu)中電壓、電子束電流、聚焦磁場(chǎng)、輸入功率等電氣

3、參數(shù)的改變對(duì)注-波互作用的影響，得到了2.1GHz處，輸入電流為0.4A時(shí)，最高輸出功率可以接近3000W，單個(gè)大周期增益超過2dB。
　　(3)利用CST軟件對(duì)S波段卷繞雙梳齒慢波結(jié)構(gòu)圓極化行波管的色散情況進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真。首次研究了此慢波結(jié)構(gòu)中電子注通道半徑、扇形角度、螺旋角度、長(zhǎng)梳齒間距、梳齒高度等尺寸參數(shù)的改變對(duì)色散特性及注-波互作用的影響。找到了合適的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)，使得器件幅頻特性的線性度得到了較好的提升，頻帶內(nèi)輸出功率

4、達(dá)到1200瓦，帶寬達(dá)到1.2GHz，相對(duì)帶寬達(dá)到43％。
　　(4)利用CST軟件研究了卷繞雙梳齒慢波結(jié)構(gòu)在 C波段的色散特性及傳輸特性，并對(duì)注-波互作用進(jìn)行了粒子模擬。當(dāng)輸入功率為1W時(shí)，在4.05GHz得到六周期時(shí)的輸出功率可以達(dá)到33.1W，增益達(dá)到15.2dB，即單個(gè)周期增益超過2.5dB。同時(shí)研究了不同互作用數(shù)對(duì)輸出功率的影響，周期數(shù)從六周期增大到十二周期，最大輸出功率從33.1W增加到2040W，增益達(dá)到33.10d