Ku波段螺旋波紋波導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)通過改變波導結構或改變波導中的

2、介質使波導的色散曲線發(fā)生變化，通過改變波導的色散曲線，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結構作高頻結構的新型回旋行波管結構，這種波導結構是在圓波導的基礎上通過微小的結構變化，達到改變波導縱向波數(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)值分析結果都表明這種新型的回旋行波管結構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回旋行波管高頻系統(tǒng)的結構，波導中的場分布與模式耦合，分析波導結構參數(shù)變化對波導色散曲線的影響，以及對螺旋波紋波導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，結合耦合波理論求解出螺旋波紋波導中的耦合系數(shù)、耦合波方程組及推倒出波導的色散方程，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.應用三維電磁軟件模擬螺旋波紋波導結構，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，研究螺旋波紋波導為高頻系統(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