W波段空間諧波磁控管π/2模品質(zhì)因數(shù)的計(jì)算

2014-04-15 杜 波 北京真空電子技術(shù)研究所

  諧振腔品質(zhì)因數(shù)是描述磁控管特性的重要參數(shù),本文分別采用線路法和場(chǎng)解法對(duì)W 波段空間諧波磁控管π/2模品質(zhì)因數(shù)進(jìn)行計(jì)算,并與CST仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,驗(yàn)證了兩種方法的正確性,這為W 波段空間諧波磁控管π/2模品質(zhì)因數(shù)的計(jì)算提供了理論依據(jù)。

  在諧振腔中三個(gè)量最能表現(xiàn)諧振腔的基本特性:固有頻率,高頻損耗和品質(zhì)因數(shù)。品質(zhì)因數(shù)是諧振腔的重要參數(shù),它表征微波諧振腔儲(chǔ)能能力或者頻率選擇的能力大小。而目前很少有文獻(xiàn)專門(mén)對(duì)磁控管品質(zhì)因數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算,因此本文嘗試推導(dǎo)計(jì)算π/2模空間諧波磁控管品質(zhì)因數(shù)的方法。

1、品質(zhì)因數(shù)的計(jì)算

  磁控管諧振腔內(nèi)部場(chǎng)的計(jì)算,通常有兩種方法:線路法和場(chǎng)解法;诖耍疚睦镁路法和場(chǎng)解法對(duì)磁控管諧振腔品質(zhì)因數(shù)進(jìn)行求解。

  1.1、線路法

  線路法中,磁控管等效電路如圖1所示,由于磁控管為周期性慢波結(jié)構(gòu)系統(tǒng),其中任一腔體特性都相同,因此,只需計(jì)算某一個(gè)諧振腔的基本特性即可(如圖2)。而諧振腔的品質(zhì)因數(shù)可以表示為:

  式中,ω為磁控管諧振頻率,L為諧振腔集總電感,R為等效長(zhǎng)線的有效電阻,因此,本文首先對(duì)這三個(gè)值進(jìn)行計(jì)算。

磁控管等效電路圖

圖1 磁控管等效電路圖

3、結(jié)論

  本文利用線路法和場(chǎng)解法對(duì)W 波段空間諧波磁控管π/2模品質(zhì)因數(shù)進(jìn)行計(jì)算,并與CST仿真結(jié)果進(jìn)行比較,得出三個(gè)計(jì)算結(jié)果基本吻合,驗(yàn)證了線路法和場(chǎng)解法的正確性。但由于線路法集總電感的近似處理帶來(lái)較大計(jì)算誤差,因此,本文認(rèn)為場(chǎng)解法計(jì)算品質(zhì)因數(shù)更為準(zhǔn)確。