等离子体加载周期慢波结构

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1、摘要耦合腔行波管，具有良好的散热性能，较高的功率容量。然而，其瞬时带宽不大，从而限制了它的应用范围。但是，当在耦合腔行波管漂移通道中，注入一定密度等离子体后，它的带宽、效率、增益等工作性能可得到显著改善。本文研究了等离子体的光子晶体特性，求得等离子全填充和部分填充漂移通道时，电磁波轴对称场分量精确解；建立了耦合腔分区模型，并分别对小密度和大密度等离子体填充情况下的耦合腔色散特性，混合模式的形成机理进行了分析讨论，并给数值计算结果。本论文主要工作如下：1．建立等离子体光子晶体的等效模型。该模型中，在密度周期性分布的等离子体栅被等效为沿轴向按某一周期分布的均匀介质圆盘后，进一步

2、把轴向周期分布的均匀介质圆盘等效为沿径向和纵向分布的各向异性的均匀介质，从而明确体现了等离子体栅的调制效应。2．在等离子体栅的基础上，分析了在外加磁场情况下，等离子体介电常数的变化，利用场论的方法，导出了等离子体填充耦合腔漂移通道内场的表达式，为数值分析奠定了基础。3．由麦克斯韦方程和双成分等离子体粒子在外部轴向磁场作用下的线性运动方程出发，导出任意纵向磁场中等离子体．腔漂移通道中等离子体介电张量表达式，并得到等离子体完全填充和部分填充耦合腔漂移通道情况下的电磁场解析解。4．采用耦合腔分区模型，应用严格的场匹配方法，对等离子体填充下的耦合腔链进行了分析，得到耦合腔边值问题的

3、本征方程。采用矩量法结合并矢格林函数，利用电场和电压，磁场和电流的相似性得出广义导纳矩阵，建立色散方程，并分别对小密度和大密度等离子体填充情况下的耦合腔色散特性，混合模式的形成机理以及等离子体空间电荷波进行了分析讨论，得到数值计算结果。关键词：耦合腔行波管，等离子光子晶体，色散方程ABSTRACTThecoupled·cavityTWThasgoodheat-putoutperformanceandhighpowercapacity．Butitsinstantaneousbandwidthisnarrow．Afterfilledwithplasmainthedrifting

4、channel，itsperformancecanbeprominentlyimproved．Inthisdissertation，theplasmaphotonicscrystalisresearched；theelectromagneticwaveaccurateexpressionsinthearbitrarymagneticfieldareobtained；Bymeansofboundaryconditionsandthemoment’Smethod，thedispersionrelationsweregained．What’Smore，thedispersionc

5、haracteristiciIllow—densityplasmaandhigh—densityasmaloadedconditionswerestudied．Theplasmaspace—chargewaveandtheformationofthehybridmodeswerediscussed．Mainworksaleasfollows：1．neplasmaphotonicscrystalisresearched．Andanequivalentmodelistodescribe．Inthismodel，actualperiodicaldistributionnon-un

6、iformplasma-gratingwastreatedasuniformtransverseanduniforillaxialmedium⋯2．Basedonthismodel，thedielectricconstantillthearbitraryaxialmagneticfieldisanalyzed．Meanwhile，usingfieldtheorymethod，theexpressionsaboutelectromagneticfieldinthedriftingchannelofplasmafilledCoupled-Cavity—TWTareobtaine

7、d．3．ByMaxwellEquationsandthedoublecomponentplasmaparticlelinearmovementequations，theplasmatensorandtheelectromagneticfieldexpressionsinplasmafullfilledandpartlyfilleddriftingchannelofCoupled-Cavity-TWTareobtained．4．PlasmafilledCoupled—CavityChainsareanalyzedby