任意槽形螺旋槽及具有中心介質(zhì)棒的螺旋槽慢波特性研究.pdf

1、行波管中的慢波結(jié)構(gòu)作為行波管的一個(gè)核心部件，它的性能的優(yōu)劣直接決定著行波管的整體性能。因此，尋找新型的慢波結(jié)構(gòu)以改善行波管寬帶特性、提高工作頻率和功率容量是慢波結(jié)構(gòu)研究的重點(diǎn)和方向。 本論文對(duì)螺旋槽慢波系統(tǒng)的新結(jié)構(gòu)——任意槽形螺旋槽及中心加介質(zhì)棒的任意槽形螺旋槽進(jìn)行了深入的研究，推導(dǎo)了這些慢波結(jié)構(gòu)的色散方程和耦合阻抗表達(dá)式。通過(guò)數(shù)值計(jì)算，獲得了此類(lèi)慢波結(jié)構(gòu)的色散特性和耦合阻抗隨結(jié)構(gòu)幾何尺寸和介質(zhì)參數(shù)的變化規(guī)律；在此基礎(chǔ)上，建立了

2、任意槽形螺旋槽及中心加介質(zhì)棒的任意槽形螺旋槽行波管的注一波互作用線性理論，并編制程序，計(jì)算了管子的小信號(hào)增益、帶寬、電磁慢波的“熱”相速與電子注參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系，獲得了增加帶寬或增益的途徑。主要工作成果和創(chuàng)新之處在于： 1.通過(guò)考慮高次模式的影響，獲得了一種更為精確分析任意槽形螺旋槽結(jié)構(gòu)的普遍理論，經(jīng)與實(shí)驗(yàn)測(cè)量值比較，發(fā)現(xiàn)它更能準(zhǔn)確可靠地描述此類(lèi)螺旋慢波結(jié)構(gòu)的高頻特性，然后詳細(xì)研究了五種槽形狀(三角形槽、余弦形槽、梯形槽

3、、矩形槽和燕尾形槽)對(duì)螺旋槽慢波系統(tǒng)導(dǎo)波特性的影響。結(jié)論為： (1)槽深較大情況下，槽形狀對(duì)截至頻率影響較大，槽形狀從三角形變化到燕尾形，截至頻率依次降低。 (2)當(dāng)槽的深度較淺時(shí)，三角形螺旋槽的通頻范圍最大，且色散最弱，其中波的相速和群速最大。 (3)燕尾形螺旋槽結(jié)構(gòu)在槽深度較深情況下用作大功率行波管的互作用系統(tǒng)相速最小、耦合阻抗最大。 2.從自洽場(chǎng)論的角度出發(fā)，利用邊界條件以及電子注表面的場(chǎng)的連續(xù)和階

4、躍條件獲得任意槽形螺旋槽慢波結(jié)構(gòu)的注一波互作用線性理論，然后同樣選取五種槽形狀(三角形槽、余弦形槽、梯形槽、矩形槽和燕尾形槽)進(jìn)行研究： (1)在槽深較大時(shí)，結(jié)構(gòu)參數(shù)(即槽的內(nèi)、外半徑，周期和槽口寬)，電流和電子注半徑相同的條件下，從三角形到余弦形一直到燕尾形螺旋槽，即隨著槽橫截面積的增大，工作頻率依次降低，小信號(hào)增益逐漸增大。 (2)提高電子注電流、增加電子注半徑以及選擇合適槽結(jié)構(gòu)參數(shù)既可以提高小信號(hào)增益同時(shí)又能展寬頻