脊加载盘荷波导慢波系统的研究

【摘要】： 行波管是雷达、通信、对抗和精密制导等设备的“心脏”，而慢波系统作为行波管进行注波互作用激励微波能量的主要部件，是行波管的核心，其性能优劣直接决定高功率微波源的性能。本学位论文采用理论分析和计算机模拟相结合就脊加载盘荷波导结构进行了一系列的深入研究，得到了许多有用的结论。 主要工作和创新成果如下： 一、首先在盘荷波导理论的基础上，严格分析加上脊后的各区场表达式，利用边界条件和函数的正交性推导出对应的色散方程和耦合阻抗表达式，并通过数值模拟计算，详细讨论了该结构的几何参数对色散方程和耦合阻抗的影响。结果表明：脊加载盘荷波导是一种尺寸大，功率容量大的全金属结构，在加脊后可以改善导波特性，提高带宽。 二、对脊加载盘荷波导注波互作用的线性理论进行了研究。考虑实心电子注，分区求出各区慢电磁波的场方程，然后利用边界条件，用严格的场匹配方法，经过一系列的推导得到了考虑空间电荷效应的“热”色散方程。作为大功率的行波管，我们考虑了电子注的相对论效应，数值求解“热”色散方程，得到脊加载盘荷波导几何参数和电子注参量与小信号增益的关系。研究表明：对应最大的增益，有一饱和电压存在；小信号增益随电子注电流的增大而增大；也随电子注半径的增加而增大。脊加载盘荷波导具有高增益、窄频带的特点，但合理地选择脊的相关参数和电子注参量，可以获得好的带宽。