动态速度渐变技术提升慢波结构注波互作用效率的仿真研究

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1、·研究与设-H-·动态速度渐变技术提升慢波结构注波互作用效率的仿真研究崔建玲，魏义学，王刚(北京真空电子技术研究所，北京100016)SimulationofDVTTechnologytoImprovetheElectronicEfficiencyofaSlowWaveStructureCUIJian—ling，WEIYi—xue，WANGGang(BeijingVacuumFzlectronicsResearchInstitute，Beijing100016，China)Abstract：ATWTdesignedwithDVT(DynamicVelo

2、cityTaper)technologycangainquitehighelec—tronicefficiency．WorkisinprogresstodevelopaslowwavestructurewithDVT，andthenthisstructurewillbecomparedwithanotherstructuredesignedwithgeneraltechnologythroughsimulation．Finally，atubeofthisstructurewillbetestedtoprovetheresultsofsimulation

3、．AllofthesespeakvolumesfortheadvantageandfeasibilityofDVT．Keywords：DVT；Improve；Interactingefficiency；Slowwavestructure；Design；Simulation摘要：行波管采用动态速度渐变(DVT)技术能获得很高的效率。本文分析了一种采用DVT技术的慢波结构，并将这一结构与常规设计的慢波结构进行仿真比较，最后对这一结构进行了实验验证，结果证明了这一技术的优越性和可行性。关键词：动态速度渐变；提升；互作用效率；慢波结构；设计；仿真中图分类号：T

4、N124文献标识码：A文章编号：1002-8935(2009)03—0006一O4提升慢波结构的注波互作用效率一直都是行波速度参量：b。一(2)管技术进步中主要的研究方向之一，尤其是现在空L／n间行波管的发展需要使得互作用效率的提升研究变式中，“。，分别为电子注和线路波的初始相速度。得更为重要。目前，动态速度渐变(DVT，Dynamic我们知道，在行波管的小信号区域，线路波对电VelocityTaper)技术是提升注波互作用效率最有效子注能量的吸取和电子群的速度零散是可以忽略的方法。但是由于相应的仿真工具还不健全，使得的，而小信号区域结束后，电子注开始

5、缓慢地把动能DVT技术的仿真设计变得困难重重，这也是这项技转换成电磁能。从式(2)可以发现，当。降低时，bo术没被普遍利用的主要原因。在本文中，作者尝试也会跟着变小。这样，注波之间有利的同步关系受着用一种关于大信号计算的仿真软件对DVT设计到了破坏(当然，电子群里的速度零散也是导致这种进行了初步的探讨，从仿真结果看，注波互作用效率同步关系恶化的原因之一)，严重时将会出现电子注提升比较明显。从高频场中吸取能量的现象。而我们希望的是电子注把它的动能转换为波的电磁能，那U。的减小是必1理论基础然的，那为了防止b。减小，也就是为了维护注波之为了更好的了解DVT

6、技术，我们有必要对行间的同步关系，只能通过减小线路波的相速度。来波管的小信号理论进行一下回顾。0ri丁实现。因此，将把式(2)改写成这式：6(z)一增益和效率参量：C=^／(1)一(22)Cv()。国二曼当注波互作用效率随着距离的增加而增加时，波得到了放大，另一方面又保证了基波电流不断增虽然降低了但是它的降低对b()的影响将会由长。(z)的降低做出补偿。第四段为能量交换段，这段的b会按最大效率DVT技术恰恰是因为维护了注波之间的同步设计。这段可使功率很快达到饱和。关系而获得了比常规设计更高的注波互作用效率。3DVT技术设计及其优越性DVT技术的设计思想

7、是：在输出段中，强化电子注为了研究DVT结构的优越性，本文将DVT技的群聚现象，形成幅值更高的交变电流，增加减速场术与常规的慢波结构设计方法在同一设计目标下进中电子的比例。行仿真对比。在研究的过程中，首先运用HFSS来2一种采用DVT技术的慢波结构计算出螺旋线的高频特性，然后用关于大信号计算在研究DVT的过程中，本文采用了如图1所的软件对注波互作用进行模拟。示的螺距分布。DVT设计与常规设计所得的螺距分布如图2螺距所示。这里，常规设计采用了螺距一次跳变的形式。对于DVT设计螺距分布图需要说明的是，图2中DVT设计的螺距分布与图1中的不是很一致，这种情况

8、的出现主要是考虑到目前尚未有能模拟具有非线性渐变螺距分布慢波系统的互作用的软件，作者采用了直线