大功率毫米波环板行波管注波互作用线性理论研究

考虑了电子注的厚度和相对论效应 ,采用场匹配和变分法中的特殊方法—Ritz Galerkin法 ,导出了考虑电子束空间电荷效应的环板行波管的热色散方程 ,并对该方程进行数值求解 ,得到了其小讯号增益 ,讨论了慢波系统几何尺寸和电子注参量对小信号增益的影响 。

任意槽矩形波导栅行波管注-波互作用线性理论研究

在带状电子束假设下,采用场匹配和导纳匹配的方法,导出了存在电子束的任意槽矩形波导栅行波管的"热"色散方程,对该方程进行数值求解,得到了小信号增益,分别讨论了慢波结构槽形状和电子束参量对小信号增益的影响,为毫米波矩形波导栅行波管的设计提供了理论依据.

介质加载复合光栅结构的色散特性研究

提出了一种用于Smith-Purcell器件的介质加载金属光栅周期慢波结构.通过采用本征函数法和单模近似法求解了介质加载金属光栅的"热"色散方程,在同步点得到了注-波互作用的一阶和二阶增长率,分析了光栅槽宽和槽深对色散特性的影响,并研究了电子注参数及其与光栅表面距离等主要参数对增长率特性的影响.结果表明:通过介质加载金属光栅有利于减弱色散,随着介质相对介电常数、槽宽度以及深度的增大,色散曲线变平缓且向低频区移动;当电子注参数变化时,一阶增长率曲线从整体上粗略地描述增长率变化趋势,二阶曲线则更精细地描述增长率相应值的变化.利用软件MAGIC对该结构的色散特性进行了二维模拟,模拟结果与理论计算值符合良好.

介质加载折叠波导行波管的线性分析

提出了一种介质加载折叠波导慢波结构,给出了该结构中存在电子注时慢波互作用的热色散方程,在介电常数εr=1的特殊情况下该方程即简化为普通折叠波导的小信号工作方程.在给定慢波结构尺寸的基础上,分析比较了介质加载对放大器小信号增益特性的影响,结果表明:"弱加载"(介质厚度d/a<0.1)时,无需重新设计慢波结构的参数,只需适当调整工作电压和电流就可以满足原有设计要求,而且和未加载时相比增益特性更为平坦,降低的电子注阻抗也有利于电子效率的提高.考虑到弱加载可以有效降低导体的高频损耗,因此该研究对研制太赫兹折叠波导行波管也具有一定的指导意义.

介质加载的矩形截面Cerenkov脉塞中带状电子注与慢波结构互作用的研究

本文建立了介质加载的矩形截面Cerenkov脉塞中带状电子注与慢波结构互作用的三维物理模型.采用Borgnis函数法和场匹配法求解了多层介质中场的匹配问题,获得了注波互作用结构的混合模热色散方程(含电子注)及其近似解.通过数值计算,分析了热态下介质层厚度、电子注电压、电流密度、电子注厚度及电子注与介质层间隙距离等主要结构和电参数对注波互作用增长率的影响.

开敞型角向周期加载金属柱圆波导的注波互作用线性理论研究

提出了一种可应用于毫米波功率放大器中的新型慢波结构——开敞型角向周期加载金属柱圆波导结构,并且在互作用通道内,引入了薄环形电子注,推导出了此时的"热"色散方程,并且对基于该新型慢波结构的行波管的小信号增益特性进行了深入探讨.通过数值方法研究了金属柱尺寸和电子注参数对器件线性特性的影响.结果表明:通过对金属柱尺寸的适当设计,可以获得更高的增益值.与封闭型结构的比较结果表明,开敞型角向周期加载金属柱圆波导结构能够有效地提高小信号增益,并且对带宽的影响不大.研究结果为研制基于此新型慢波系统的毫米波行波管奠定了理论基础.

介质加载矩形波导栅行波管的小信号增益计算

介质加载矩形波导栅行波管是一类新型毫米波大功率器件.给出了此结构引入电子束后的"热"色散方程,并利用"牛顿下山"法求解了此复杂系数超越方程,研究了介质加载以及电子束参数对小信号增益的影响.计算结果表明:介质加载可以扩大矩形波导栅行波管的带宽,而增益有所减小.为了弥补增益的降低,可以适当增加槽深度,也可在一定的范围内提高电子束电流.给出的结论对于研制此类行波管具有一定的指导意义.