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研究了螺旋線行波管中電子注與高頻場互作用的時域理論.電子對場的作用由高頻場方程和空間電荷場方程模擬,場對電子注的作用由運(yùn)動方程模擬.在螺旋導(dǎo)電面模型下利用安培環(huán)路定理和法拉第電磁感應(yīng)定律得到了時域高頻場方程.利用空間電荷波模型處理空間電荷場,得到了空間電荷場方程.將高頻場和空間電荷場代入洛倫茲力方程,得到了運(yùn)動方程.利用耦合阻抗處理高頻場方程的激勵源,使得高頻場方程的求解能夠借助諸如HFSS或HFCS等高頻模擬軟件來實現(xiàn),增強(qiáng)了時域理論的靈活性.基于上述理論,編寫軟件數(shù)值模擬某螺旋線行波管,驗證了時域理論的可行性.
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提出了一種新型的微帶線慢波結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的N型微帶線慢波結(jié)構(gòu)相比,新型結(jié)構(gòu)具有相速值較小、工作電壓低、功率大、耦合阻抗高等特點。利用HFSS和CST分別對此結(jié)構(gòu)在V波段進(jìn)行高頻特性、傳輸特性和注-波互作用仿真,得出在60GHz頻點耦合阻抗大于20Ω,在55~63GHz頻段內(nèi)VSWR<1.5;當(dāng)輸入功率為100mW時,并且?guī)铍娮幼⒌碾娏骱碗妷悍謩e工作在100mA和5kV的條件下,該行波管慢波結(jié)構(gòu)的最大輸出功率為115W,平均互作用效率為14.6%,瞬時3dB帶寬為5GHz(56~61GHz)。
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