Ka波段回旋振蕩管諧振腔研究
回旋振蕩管的各部分對工作效率都有影響,從陰極發(fā)射電子的質(zhì)量到注-波互作用段再到輸出結(jié)構(gòu)的模式變換器以及收集極,每個部分必須協(xié)調(diào)工作才能提高工作效率。諧振腔作為整個管子核心部分,腔體中的模式競爭直接影響管子的工作效率。從麥克斯韋方程出發(fā)推導出了回旋管中過渡漸變復合腔的高頻場方程,明確了模式之間的耦合方式。通過對耦合系數(shù)的深入分析,發(fā)現(xiàn)改變腔體結(jié)構(gòu)可以改變耦合系數(shù)的分布方式,進而抑制競爭模式的存在,使工作模式與電子注互作用時不受雜模的影響,提高管子的互作用效率。
回旋振蕩管作為大功率毫米波源,是一種能產(chǎn)生高功率毫米波波的器件;匦袷幑艿母鞑糠謱ぷ餍识加杏绊懀瑥年帢O發(fā)射電子的不均勻性到注-波互作用段再到輸出結(jié)構(gòu)的模式變換器以及收集極,每個部分必須協(xié)調(diào)工作才能提高工作效率。通過改變漸變過渡段連接方式,對諧振腔進行優(yōu)化設(shè)計,達到抑制模式競爭的存在,使工作模式與電子注互作用時減少雜模的影響。通過對比不同連接方式的復合腔對模式競爭抑制效果,最終得出了一種更為有效抑制非工作模式的漸變諧振腔結(jié)構(gòu)。
1、理論計算
從無源穩(wěn)態(tài)麥克斯韋方程組的旋度方程出發(fā),
利用耦合波理論出發(fā)推導出具有軸對稱結(jié)構(gòu)的波導開放式諧振腔中高頻駐波場幅值縱向分布所滿足的普適方程:
3、結(jié)論
通過對開放式諧振腔耦合系數(shù)的分析和數(shù)值計算結(jié)果來看,采用緩變的諧振腔有很好的模式抑制作用。通過調(diào)整漸變優(yōu)化參數(shù),可以得到比較理想的諧振腔,有利于提高電子與場的互作用效率。同時,研究了耦合系數(shù)分布對抑制非工作模式的影響。通過優(yōu)化計算,漸變段兩個端點處的緩變連接,有利于改善諧振腔抑制非工作模式和提高工作模式幅值性能。將這種諧振腔用于回旋管中,將提高回旋管的性能。