相速渐变折叠波导的研究

为了提高折叠波导行波管的注-波互作用效率,本文提出了两类变形的折叠波导高频结构,分别是直波导长度渐变的折叠波导以及部分加载介质的折叠波导。前者又分为连续渐变和阶梯渐变两种结构,后者有两段式及三段式介质加载两种;并从理论上分析了这两类结构。分别用等效电路法和矩形波导法分析计算了两种新型的折叠波导结构的相速,得出两者的波在轴向上的相速都降低了。再利用仿真软件进一步观察电子的运动情况和输出功率的情况,并对两种结构的参数进行了优化,优化结果可使输出功率提高达80%。仿真结果表明两种新型的结构都让更多的电子速度变慢,由此可以证明两种高频结构对注-波互作用效率有很大提高,也对输出功率有很大改善。

0.34 THz双注高次模折叠波导行波管高频系统设计

高频系统是行波管的核心部件,它会直接影响行波管的工作频率、带宽、增益等性能指标。为了获得更大的输出功率和更高的增益,对0.34 THz双注高次模折叠波导行波管的基本特性进行了研究,计算了双注折叠波导的色散特性和耦合阻抗,并与仿真结果进行对比,结果显示色散特性随频率升高差距增大,耦合阻抗在高频段匹配较好,并研究了损耗特性。利用CST仿真工作室对双注折叠波导的注波互作用特性进行了仿真,实现41.68 W输出。为了获得更高的输出,通过增大直波导高度,最终使输出功率提高了52.7%,达到63.12 W。最后设计了符合要求的盒型输出窗和模式转换器,验证了高频系统的传输特性。