任意槽形螺旋槽及具有中心介質棒的螺旋槽慢波特性研究.pdf

1、行波管中的慢波結構作為行波管的一個核心部件，它的性能的優(yōu)劣直接決定著行波管的整體性能。因此，尋找新型的慢波結構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構研究的重點和方向。 本論文對螺旋槽慢波系統(tǒng)的新結構——任意槽形螺旋槽及中心加介質棒的任意槽形螺旋槽進行了深入的研究，推導了這些慢波結構的色散方程和耦合阻抗表達式。通過數(shù)值計算，獲得了此類慢波結構的色散特性和耦合阻抗隨結構幾何尺寸和介質參數(shù)的變化規(guī)律；在此基礎上，建立了

2、任意槽形螺旋槽及中心加介質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，計算了管子的小信號增益、帶寬、電磁慢波的“熱”相速與電子注參數(shù)、結構參數(shù)之間的關系，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構的普遍理論，經與實驗測量值比較，發(fā)現(xiàn)它更能準確可靠地描述此類螺旋慢波結構的高頻特性，然后詳細研究了五種槽形狀(三角形槽、余弦形槽、梯形槽

3、、矩形槽和燕尾形槽)對螺旋槽慢波系統(tǒng)導波特性的影響。結論為： (1)槽深較大情況下，槽形狀對截至頻率影響較大，槽形狀從三角形變化到燕尾形，截至頻率依次降低。 (2)當槽的深度較淺時，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)燕尾形螺旋槽結構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.從自洽場論的角度出發(fā)，利用邊界條件以及電子注表面的場的連續(xù)和階

4、躍條件獲得任意槽形螺旋槽慢波結構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)進行研究： (1)在槽深較大時，結構參數(shù)(即槽的內、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構參數(shù)既可以提高小信號增益同時又能展寬頻