Ka波段螺紋波導(dǎo)回旋行波管高頻特性及線性理論研究.pdf

1、從20世紀(jì)50年代至今，回旋行波管放大器在高功率微波領(lǐng)域是十分重要的研究課題?；匦胁ü芊糯笃饕蚱渚哂懈咻敵龉β省掝l帶等優(yōu)點(diǎn)，在毫米波雷達(dá)、定向能武器、電子高能RF加速器等方面有著極為重要的應(yīng)用價(jià)值。在回旋行波管的發(fā)展過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)影響回旋行波管性能的主要原因有電子的軸向速度零散和絕對(duì)不穩(wěn)定性，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)只要適當(dāng)改變波導(dǎo)模式的色散曲線，就可以消除影響器件性能的這些原因。俄羅斯學(xué)者Denisov提出的螺旋波紋波導(dǎo)則較好的解決了傳統(tǒng)

2、的回旋行波管的限制，螺旋波紋波導(dǎo)的特殊結(jié)構(gòu)使得兩模式在角向耦合，耦合出的本征模式和電子注在較寬的頻帶范圍內(nèi)相互作用，使得此種回旋行波管具有高功率、寬頻帶、對(duì)電子速度零散敏感性低等優(yōu)點(diǎn)。從1998年至今螺旋波紋波導(dǎo)回旋行波管放大器一直是各國(guó)學(xué)者研究的熱點(diǎn)。本文主要對(duì)Ka波段螺旋波紋波導(dǎo)回旋行波管的高頻色散特性和注波互作用色散方程進(jìn)行了研究。全文的主要工作為：
　　 首先，利用模式耦合理論并借助阻抗微擾法得到了三折螺旋波紋波導(dǎo)的色散

3、方程，并且借助理論推導(dǎo)討論了三折螺旋波紋波導(dǎo)的模式耦合規(guī)則，發(fā)現(xiàn)該波導(dǎo)具有良好的模式選擇特性。
　　 其次，利用matlab求解了其色散特性，并分析計(jì)算了其幾何參數(shù)對(duì)其色散特性和模式競(jìng)爭(zhēng)的影響規(guī)律。同時(shí)用三維電磁仿真軟件HFSS對(duì)螺旋波紋波導(dǎo)、螺旋波紋波導(dǎo)漸變段和方圓波導(dǎo)進(jìn)行了建模，模擬計(jì)算了螺旋波紋波導(dǎo)的傳輸特性和色散特性，將HFSS仿真結(jié)果和數(shù)值計(jì)算結(jié)果做了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩者吻合較好。
　　 最后，由電子運(yùn)動(dòng)方程出發(fā)，推