回旋行波管注波互作用研究与数值模拟

【摘要】： 回旋行波管作为一种高功率宽带宽的毫米波放大器,在毫米波雷达,通信及电子对抗等方面具有很高的应用价值,越来越受到各国的重视。回旋管行波管的互作用机理比较复杂,其中的自激振荡会比较严重的影响回旋管的工作效率,目前主要采用对回旋行波管互作用段进行介质加载的方法来抑制自激振荡,从而延长注波互作用的长度,提高回旋行波管的增益。但由于回旋行波管理论公式复杂,无法求得解析解,故而只能采用数值模拟来进行研究。本文从电磁基本理论出发,对回旋行波管放大器中电子注与波的互作用进行了稳态分析,推导了复数形式的互作用稳态方程和电子运动方程,介绍了回旋放大器件的线性和非线性理论,并利用后者在理论推导的基础上编制了数值模拟程序,对回旋行波管中的TE01模的注波互作用进行了大量的数值模拟计算,分析了电子注电压电流,直流磁场和波频率等因素对互作用效率的影响,得到了一组输出功率受各参数影响的曲线,对回旋行波管的研制有一定的指导意义。