盘荷同轴型谐振腔慢波模式分析

本文用ｂｏｒｇｎｉｓ位函数法分析了盘荷同轴型谐振腔的ＴＭ慢波模式，并对ＴＭ模中的主模进行讨论，得到了主模的特征方程和单独存在的必要条件，对这种慢波结构的尺寸缩短效应进行了数值估计，说明这种谐振腔在射频和微波低端具有较高应用价值，文中给出了计算实例。     

高功率正交场器件中反同轴高频结构设计

本文通过介绍反同轴高频(慢波)结构在正交场器件中的典型设计应用.试图为低成本正交场微波源高功率化找到一种新的实现方法,而不是一味地要求提高阴极的发射性能.同时探讨利用新型高次模(2π)腔体的可能性.通过简单的分析和公式推导归纳和PIC高频仿真软件的腔体模拟计算得到了预期的场分布模型.基本映证了2π模反同轴高频慢波结构工程应用的可行性.为实际工程型号设计奠定了基础.     

同轴内导体盘荷慢波结构注波互作用机理研究

采用理论分析和粒子模拟方法研究同轴内盘荷慢波结构注波互作用的物理机理。采用场匹配理论得到色散方程,通过数值计算得到了准TEM模的色散曲线及不同电子注电压下注波互作用的增长率;采用粒子模拟技术研究了注波互作用的物理过程。结果表明,随着电子注电压的不断增加,器件的工作状态由返波振荡转换到行波振荡;通过对辐射谱特性进行分析表明粒子模拟结果与理论计算结果基本一致。     

W波段低电压宽带过模矩形同轴曲折波导行波管的研究

提出了一种具有高频率、宽频带和低电压特点的矩形同轴曲折波导慢波结构,所提出的矩形同轴曲折波导工作于过模状态,工作频率较高,同时具有不错的传输特性。设计了一种宽带的双脊加载的波导-同轴转换器,其带宽可以覆盖矩形同轴曲折波导行波管的整个工作频带。所设计的矩形同轴曲折波导行波管工作电压和电流分别为3230 V和150 mA,慢波结构长度为32 mm,PIC仿真结果表明,在76～110 GHz频率范围内,其输出功率超过13.7 W,在108GHz频点,输出功率达到最大值,约为27.4 W,对应的射频效率为 5.65%。     

脊加载同轴径向线慢波结构设计

提出脊加载同轴径向线慢波结构,并用高频结构仿真器(HFSS)电磁仿真软件对其色散特性和耦合阻抗进行研究,分析了不同结构参数变化对其高频特性的影响。结果表明:脊加载同轴径向线慢波结构的色散曲线平坦,减小内径和周期长度可以明显降低慢波结构的相速,从而减小工作电压;加载脊的宽度对耦合阻抗的影响明显,随着加载脊宽度的增加,耦合阻抗得到提高,相速减小;加载脊的长度对结构的色散特性和耦合阻抗影响不明显;这种脊加载方式有利于增加慢波结构的耦合阻抗,提高行波管的增益和效率。脊加载同轴径向线慢波结构是一种全金属结构,工作频带宽,散热性能好,在毫米波波段的行波管中有较好的应用前景。     

X 波段无导引磁场Cerenkov 型振荡器的仿真研究

利用2.5 维粒子模拟软件Karat 对一种无导引磁场X 波段Cerenkov 型高功率微波振荡器开展了仿真研究,利用 冷腔色散曲线模型与Superfish 电磁场分布模拟软件选择了工作点,设计了基本模型。在基本模型的基础上进行仿真优化, 通过采用内外约束阴极环提高电子束质量,采用锥变型收集极优化器件Q 值、增加模转效率、纯化输出微波模式,优化 非均匀锥形慢波结构增强束波作用,最终使器件效率从17%优化到30%,输出功率达到1.8GW,输出微波模式为TEM 模,频率9.1GHz,对应二极管工作电压620kV、电流9.4kA.     

慢波结构的纵向谐振特性研究

利用传输线理论分析了单模慢波结构纵向谐振的形成，说明了由于慢波结构与其输入、输出端阻抗不匹配导致纵向谐振的出现；根据有限元方法，通过求解S参数矩阵，研究了过模慢波结构TM0模的纵向谐振特性，获得了其形成时纵向波数与频率的满足条件及场分布特点，给出了纵向谐振发生时场的典型分布及实验上判断其发生的方法，并探讨了它对微波器件中束波相互作用的影响。     

同轴任意槽形周期圆波导慢波结构小信号特性

用阶梯近似的方法分析任意槽形加载的圆波导慢波系统中的场,采用自洽场理论,得到了任意槽形周期加载圆波导慢波系统在小信号条件下的“热”色散方程,并对结构参数对小信号增益的影响情况进行了研究。加载深度和槽口宽度在固定频率下都有一最佳值使得增益最大。     

X波段双频高功率返波振荡器的数值研究

提出了采用两段式同轴波纹慢波结构实现双频高功率微波输出的相对论返波振荡器,推导了该结构的TMOn模式色散方程,数值求解了两段式同轴波纹慢波结构TMOn模色散曲线,分析了该器件X波段双频高功率微波输出的产生机理,分析中考虑了电子注在慢波结构第二段工作效率不变和下降时的双频工作点情况,并运用2.5维全电磁粒子模拟程序验证了双频微波信号的可靠性.     

梯形慢波结构的研究

梯形慢波结构是应用于中功率和大功率行波管的一种重要且实用的周期慢波系统,具有结构简单,成本低,功率容量大,散热性好等优点。目前,国内外对梯形慢波结构的研究工作一直在进行中。分析了梯形慢波结构模型,分析了谐振法在运用CST 软件本征模求解器计算色散特性中的理论和过程。在此基础上,设计了工作点为100GHz 和225GHz 的梯形慢波结构尺寸,并研究了梯形慢波结构的尺寸对色散特性的影响。