Ku波段螺旋波紋波導(dǎo)回旋行波管的高頻特性及非線性理論研究.pdf

1、回旋行波管器件是一種具有功率高、寬頻帶的電子回旋脈塞器件，其在雷達探測、電子通訊和電磁干擾等領(lǐng)域具有重要的作用，并且在國際上受到廣泛重視。二十世紀七十年代，美國、蘇聯(lián)等國家做了大量的關(guān)于回旋行波管的實驗與理論的研究，雖然開始時實驗沒有取得良好結(jié)果，但是對以后的研究工作起到十分重要的作用。研究人員在對回旋行波管器件的不斷研究和探索過程中，發(fā)現(xiàn)回旋行波管的性能主要受絕對不穩(wěn)定性和速度零散的影響，同時研究人員發(fā)現(xiàn)通過改變波導(dǎo)結(jié)構(gòu)或改變波導(dǎo)中的

2、介質(zhì)使波導(dǎo)的色散曲線發(fā)生變化，通過改變波導(dǎo)的色散曲線，就可以使這些影響減小，同時達到提高功率，增加頻帶的目的。上世紀九十年代，由俄羅斯G.Denisov等人提出了用螺旋波紋波導(dǎo)結(jié)構(gòu)作高頻結(jié)構(gòu)的新型回旋行波管結(jié)構(gòu)，這種波導(dǎo)結(jié)構(gòu)是在圓波導(dǎo)的基礎(chǔ)上通過微小的結(jié)構(gòu)變化，達到改變波導(dǎo)縱向波數(shù)色散特性的目的，用以得到更高的功率和更寬的頻帶。由理論分析和數(shù)值分析結(jié)果都表明這種新型的回旋行波管結(jié)構(gòu)對電子的速度零散的敏感性差，且對于增加帶寬和提高功率有明

3、顯作用。由二十世紀末至今，螺旋波紋波導(dǎo)一直受到研究人員的高度重視，并在不斷研究。
　　本文主要分析ku波段的螺旋波紋波導(dǎo)回旋行波管高頻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，波導(dǎo)中的場分布與模式耦合，分析波導(dǎo)結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對波導(dǎo)色散曲線的影響，以及對螺旋波紋波導(dǎo)進行非線性理論研究。全文主要工作如下：
　　1.以微擾理論為基礎(chǔ)，結(jié)合耦合波理論求解出螺旋波紋波導(dǎo)中的耦合系數(shù)、耦合波方程組及推倒出波導(dǎo)的色散方程，并分析討論其耦合過程，對其色散方程進行數(shù)值分析。

4、
　　2.應(yīng)用三維電磁軟件模擬螺旋波紋波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，分析發(fā)生互作用使高頻系統(tǒng)的場分布及高頻系統(tǒng)的色散特性。
　　3.以自洽非線性理論為基礎(chǔ)，研究螺旋波紋波導(dǎo)為高頻系統(tǒng)的回旋行波管中電子注與波的相互作用過程，當(dāng)電磁場對電子注作用，電磁場釋放能量，電磁場能量減少，電子吸收能量，電子的能量增加；當(dāng)電子注對電磁場作用，電子注交出能量，電子能量減少，電磁場吸收能量，電磁場能量增加。建立電子的運動方程組與電子注波的相互作用方程組，再對電子注