研究了螺旋线行波管中电子注与高频场互作用的时域理论.电子对场的作用由高频场方程和空间电荷场方程模拟,场对电子注的作用由运动方程模拟.在螺旋导电面模型下利用安培环路定理和法拉第电磁感应定律得到了时域高频场方程.利用空间电荷波模型处理空间电荷场,得到了空间电荷场方程.将高频场和空间电荷场代入洛伦兹力方程,得到了运动方程.利用耦合阻抗处理高频场方程的激励源,使得高频场方程的求解能够借助诸如HFSS或HFCS等高频模拟软件来实现,增强了时域理论的灵活性.基于上述理论,编写软件数值模拟某螺旋线行波管,验证了时域理论的可行性.
提出了一种新型的微带线慢波结构。与传统的N型微带线慢波结构相比,新型结构具有相速值较小、工作电压低、功率大、耦合阻抗高等特点。利用HFSS和CST分别对此结构在V波段进行高频特性、传输特性和注-波互作用仿真,得出在60GHz频点耦合阻抗大于20Ω,在55~63GHz频段内VSWR<1.5;当输入功率为100mW时,并且带状电子注的电流和电压分别工作在100mA和5kV的条件下,该行波管慢波结构的最大输出功率为115W,平均互作用效率为14.6%,瞬时3dB带宽为5GHz(56~61GHz)。
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