具有中心导体轴的螺旋槽慢波系统及注—波互作用的研究

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1、电子利技人!学硕十论文中文摘要慢波系统作为行波管注波互相作用以激励微波能量的核心部件，它的优劣直接决定了行波管的性能。本论文从理论研究和数值计算两方面对一类新型的具有中心导体轴的矩形螺旋槽慢波系统以及我们提出具有中心导体轴的任意槽形螺旋槽慢波系统进行了深入的研究。主要工作成果和创新点在于：1．对具有中心导体轴的矩形螺旋槽慢波系统的高频特性进行了理论研究口，f(1)在冷系统中的研究结果表明：频率较低时，槽深的改变对相速的影、响不是很大，随着频率的增大相速略有减小，同时带宽也有所减小，色散变得稍强，耦合阻抗增大。槽口宽增大相速减小较多，频宽几乎没有什么变化，耦合阻抗增大。轴半径增大，相速明显减

2、小，频宽有一定程度的增加，色散减弱，耦合阻抗值降低。(2)我们用线性理论模型研究了具有中心导体轴的矩形螺旋槽行波管内的注一波互作用特性，对电子注参量对小信号增益和带宽的影响进行了分析。得出的主要结论为：电流和电子注半径的增大使得该结构的行波管的增益有较大增加，电压的降低可使增益加大但带宽减小。因此，合理选择慢波结构几何尺寸和电子注参数，具有中心导体轴螺旋槽行波管的相对工作带宽可以达到30一40％。槽深不能太浅，槽口宽应该适当取大些，中心互作用空间不宜太窄。p／⋯2．首次对具有中心导体轴的任意槽形螺旋槽结构的普遍理论进行了研究，通过以多层矩形阶梯来近似代替任意形状槽的边界的方法，同时对导纳的

3、递推关系进行了详细的推导。它可以适用于边界光滑或有突变的任何形状槽的分析。3．采用近似场论的方法，获得了一种分析任意槽形螺旋槽结构的普遍理论。首次提出了具有中心导体轴的任意形状螺旋槽慢波结构的色散方程和耦合阻抗表达式；并在这些理论的基础上通过数值计算详细研究了槽形状对螺旋槽慢波系统高频特性的影响。结论为：中文摘要(I)适当槽深情况下，槽形状对高截止频率影响较大：槽形状从三角形变化到余弦形直到燕尾形，高截J卜频率依次降低。(2)当槽的深度较浅时，三角形螺旋槽的频带宽度最大，且色散最弱，波的相速最大。(3)具有相同槽口宽度的燕尾形螺旋槽结构在槽深度较深情况下用作大功率行波管的互作用系统具有最大

4、的耦合阻抗和最低的相速。)

5、。4．采用近似自洽场论的方法，首次得到了适用于分析不同螺旋槽结构的’h____¨-_⋯一统一的“热”色散方程。进而进行的数值计算表明，各种不同形状的槽结构其最大增益和带宽差异较大。通过改变各种槽的结构参数，可以找到具有最好的符合设计需求的慢波结构。关键词：行波管，慢波系统，螺旋槽结构，色散特性，耦合阻抗，小信号特性。j。、√＼／l√V皇±型丝叁堂堡±堡茎AbstractAsthekeycomponentofthebeam—waveinteractionofaTravelingWaveTube(TwT)forexcitingmicrowaveenergy,thes

6、low—wavestructure(SWS)basicallydeterminestheperformanceoftheTW—Inthisdissertation．wehavemadedetailedtheoreticalstudyandnumericalcomputingonsomenewtypesofhelicalgrooveSWSincludingtheconductor·-centeredrectangle·-shapedhelicalgrooveandtheconductor-centeredarbitrarily-shapedhelicalgroove；Severalimpor

7、tantnewconclusionsandvaluableresultsareachievedandlistedasthefollowings：1．TheresearchontheRFcharacteristicsoftheconductor—centeredhelicalgrooveSWS．(a)Inthe‘cold’system，wefoundthatthechangingofdepthofthegroovehasnodistincteffectsonthephasevelocityatthelowerfrequencyregion；butwiththeincreasingofthef

8、requency,thephasevelocityandbandwidtharereducedslightly，thestructureismoredispersiveandthecouplingimpedanceisenhanced．Theincreasingofthewidthofthegroovemakesthephasevelocitydecreasedlargelybutalmostnoeffectsonthe