S波段等離子體耦合腔行波管高頻結(jié)構(gòu)的理論設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，在某些微波器件中填充等離子體以后，器件的輸出功率和互作用效率都得到顯著提高，同時(shí)等離子體還可改善電子注的傳輸質(zhì)量，甚至取消笨重的外加磁場(chǎng)。全俄電技術(shù)研究所、美國(guó)休斯實(shí)驗(yàn)室和馬里蘭大學(xué)在這方面均有報(bào)道，我國(guó)電子科技大學(xué)高能電子學(xué)研究所也正在積極地開(kāi)展該領(lǐng)域的各項(xiàng)研究工作。 本文對(duì)等離子耦合腔行波管的高頻特性進(jìn)行了理論分析，完成了詳細(xì)的數(shù)值計(jì)算和模擬仿真，對(duì)一支S波段等離子耦合腔鏈進(jìn)行了冷測(cè)實(shí)驗(yàn)研究。 對(duì)于填

2、充磁化等離子體慢波結(jié)構(gòu)，通常采用的線路模型法遇到了困難，本文中采用分區(qū)域場(chǎng)匹配結(jié)合并矢格林函數(shù)、矩量法建立數(shù)值分析模型，求解了磁化等離子體填充耦合腔慢波結(jié)構(gòu)的色散方程；分析了等離子體填充狀況下的耦合阻抗。從而得到了等離子體耦合腔行波管高頻特性。 利用基于上述方法得到的耦合腔慢波結(jié)構(gòu)特性計(jì)算程序和HFSS三維電磁模擬仿真軟件，對(duì)耦合腔鏈模型進(jìn)行了模擬仿真，計(jì)算了色散特性和耦合阻抗，驗(yàn)證了仿真建模，以及模擬方法的正確性。利用仿真軟件

3、提供的周期邊界條件，對(duì)耦合腔慢波系統(tǒng)只需要建立一個(gè)周期的模型，即可模擬仿真慢波結(jié)構(gòu)的色散特性，大大減少了計(jì)算量。借助于仿真軟件豐富的后處理功能，使用精確的定義法進(jìn)行了耦合阻抗的仿真，在取得仿真精度的同時(shí)提高了仿真效率。 分析比較了行波管色散測(cè)量的不同原理和方法，從中選取最簡(jiǎn)單有效的測(cè)量方法。根據(jù)仿真后優(yōu)化得到的結(jié)果，實(shí)際加工了一支S波段等離子體耦合腔鏈的樣品，進(jìn)行了冷腔測(cè)試。測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了耦合腔慢波結(jié)構(gòu)特性計(jì)算程序算法的準(zhǔn)確度。