S波段等離子體耦合腔行波管高頻結構的理論設計與實驗研究.pdf

1、近年來研究發(fā)現，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，同時等離子體還可改善電子注的傳輸質量，甚至取消笨重的外加磁場。全俄電技術研究所、美國休斯實驗室和馬里蘭大學在這方面均有報道，我國電子科技大學高能電子學研究所也正在積極地開展該領域的各項研究工作。 本文對等離子耦合腔行波管的高頻特性進行了理論分析，完成了詳細的數值計算和模擬仿真，對一支S波段等離子耦合腔鏈進行了冷測實驗研究。 對于填

2、充磁化等離子體慢波結構，通常采用的線路模型法遇到了困難，本文中采用分區(qū)域場匹配結合并矢格林函數、矩量法建立數值分析模型，求解了磁化等離子體填充耦合腔慢波結構的色散方程；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構特性計算程序和HFSS三維電磁模擬仿真軟件，對耦合腔鏈模型進行了模擬仿真，計算了色散特性和耦合阻抗，驗證了仿真建模，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，對耦合腔慢波系統(tǒng)只需要建立一個周期的模型，即可模擬仿真慢波結構的色散特性，大大減少了計算量。借助于仿真軟件豐富的后處理功能，使用精確的定義法進行了耦合阻抗的仿真，在取得仿真精度的同時提高了仿真效率。 分析比較了行波管色散測量的不同原理和方法，從中選取最簡單有效的測量方法。根據仿真后優(yōu)化得到的結果，實際加工了一支S波段等離子體耦合腔鏈的樣品，進行了冷腔測試。測試結果驗證了耦合腔慢波結構特性計算程序算法的準確度。