Ka波段回旋振荡管谐振腔研究

2015-02-13 刘飞 电子科技大学物理电子学院

　　回旋振荡管的各部分对工作效率都有影响，从阴极发射电子的质量到注-波互作用段再到输出结构的模式变换器以及收集极，每个部分必须协调工作才能提高工作效率。谐振腔作为整个管子核心部分，腔体中的模式竞争直接影响管子的工作效率。从麦克斯韦方程出发推导出了回旋管中过渡渐变复合腔的高频场方程，明确了模式之间的耦合方式。通过对耦合系数的深入分析，发现改变腔体结构可以改变耦合系数的分布方式，进而抑制竞争模式的存在，使工作模式与电子注互作用时不受杂模的影响，提高管子的互作用效率。

　　回旋振荡管作为大功率毫米波源，是一种能产生高功率毫米波波的器件�；匦竦垂艿母鞑糠侄怨ぷ餍识加杏跋欤右跫⑸涞缱拥牟痪刃缘阶�-波互作用段再到输出结构的模式变换器以及收集极，每个部分必须协调工作才能提高工作效率。通过改变渐变过渡段连接方式，对谐振腔进行优化设计，达到抑制模式竞争的存在，使工作模式与电子注互作用时减少杂模的影响。通过对比不同连接方式的复合腔对模式竞争抑制效果，最终得出了一种更为有效抑制非工作模式的渐变谐振腔结构。

　　1、理论计算

　　从无源稳态麦克斯韦方程组的旋度方程出发，

Ka波段回旋振荡管谐振腔研究

　　利用耦合波理论出发推导出具有轴对称结构的波导开放式谐振腔中高频驻波场幅值纵向分布所满足的普适方程：

Ka波段回旋振荡管谐振腔研究

　　3、结论

　　通过对开放式谐振腔耦合系数的分析和数值计算结果来看，采用缓变的谐振腔有很好的模式抑制作用。通过调整渐变优化参数，可以得到比较理想的谐振腔，有利于提高电子与场的互作用效率。同时，研究了耦合系数分布对抑制非工作模式的影响。通过优化计算，渐变段两个端点处的缓变连接，有利于改善谐振腔抑制非工作模式和提高工作模式幅值性能。将这种谐振腔用于回旋管中，将提高回旋管的性能。