毫米波行波管交错梯形慢波结构的三维电磁场数值模拟与设计

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1、CNIC-01691SWIP-0161毫米波行波管交错梯形慢波结构的三维电磁场数值模拟与设计研究SIMULATIONSOF3DELECTROMAGNETICFIELDANDDESIGNSTUDYOFSWSFORMILLIMETERTUNNELADDERCOUPLED-CAVITYTWT(InChinese)中国核信息中心ChinaNuclearInformationCentre252CNIC-01691SWIP-0161毫米波行波管交错梯形慢波结构的三维电磁场数值模拟与设计研究张国书孙爱萍（核工业西南物理研究院，成都，610041）摘要利用三维电磁场程序CST-MW

2、S及高频结构的场对称性计算模型，对毫米波行波管梯形高频慢波结构进行了场结构的数值模拟和设计研究，给出了该系统的冷测色散特性、耦合阻抗及衰减等参数结果。首先选用Huges公司试验样管参数进行了模拟计算的校验，计算结果与Huges发表的测试和理论分析结果完全吻合，理论分析的计算结果甚至略好。然后利用程序分别分析计算了Ka波段的串联式、单交错及双交错结构的梯形耦合腔色散特性、耦合阻抗及衰减系数等与频率的有关变化特性，并进行了比较。结果表明，采用单(双)交错结构显著提高了耦合腔高频慢波系统的频率带宽度和耦合阻抗。关键词：行波管梯形耦合腔慢波系统微波工作室253Simulat

3、ionsof3DElectromagneticFieldandDesignStudyofSWSforMillimeterTunneladderCoupled-cavityTWT(InChinese)ZHANGGuoshuSUNAiping(SouthwesternInstituteofPhysics,Chengdu,610041)ABSTRACTSimulationsofelectromagneticfieldanddesignstudyofslow-wavestructure(SWS)formillimetertunneladdercoupled-cavityTW

4、T(travelling-wavetube)havebeenperformedandcold-testparameterssuchasdispersion,interactionimpedanceandattenuationinthissystemareobtainedbyusing3DelectromagneticcodeCST-MWSandsymmetricfieldofhighfrequencystructure.Forverificationofmasteringcode,firstly,simulatedarethedispersioncharacteri

5、sticsparametersofasampletubefromHugesCo.,theUnitedStates,whicharecompletelyconsistentwiththosetestedandtheoreticallycalculatedresultspublishedfromHugesCo.,andprobablybetter.Furthermore,alsousingthiscode,cold-testparametersatKafrequencyrangesuchasdispersion,interactionimpedanceandattenu

6、ationhavebeensimulated,calculatedandcomparedrespectivelyforthetunneladderstructuresoflinearcoupled-cavity,singlestaggertuningcoupled-cavityanddoublestaggertuningcoupled-cavity.Itisconcludedfromtheseresultsthatcomparedtotheslow-wavesystemwithoutstaggertuningcoupled-cavity,passbandwidtha

7、ndinteractionimpedanceofthosewithasingle(double)staggertuningcoupled-cavitycanbeconsiderablyimproved.Keywords:TWT,Tunneladdercoupled-cavity,Slow-wavesystem,CST-MWS254引言电磁波远距离传输要受到大气层的影响，但是在几个特殊毫米波频段上，即所谓的[1]大气窗口：35GHz，94GHz，140GHz及220GHz，电磁波穿过大气层的损耗较少。大功率毫米波行波管是电磁毫米波的真空放大器件。行波管高频结构经历