强激光与粒子束
2022, 34(2): 024002
1 中国科学院电子学研究所 高功率微波源与技术重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
提出了一种开敞式脊加载折叠波导慢波结构.通过除去直波导段周围的金属边界, 形成一种开敞式结构以减弱色散, 同时在直波导段加脊以提高耦合阻抗.研究表明, 和传统结构相比, 新型结构在不影响带宽的前提下, 有效提高了耦合阻抗, 尤其在大功率设计情况下, 耦合阻抗的提高接近1倍.
折叠波导 行波管 耦合阻抗 高频特性 folded waveguide traveling-wave tube (TWT) coupling impedance high-frequency characteristics
1 中国民航飞行学院 航空工程学院, 四川 广汉 618300
2 电子科技大学 物理电子学院, 微波电真空器件国家级重点实验室, 成都 610054
针对新型螺旋线慢波结构——双矩形螺旋线慢波结构, 即在金属屏蔽框内平行加载两个具有矩形横截面形状的自由螺旋线慢波结构, 利用三维电磁仿真软件对其高频特性(色散特性和耦合阻抗)进行模拟研究。结果表明: 在相同位置处, 与单矩形螺旋线慢波结构相比, 双矩形螺旋线慢波结构色散特性变化很小, 却有着更高的耦合阻抗; 同时, 在包含这些位置的空间部分, 可采用带状电子注与该慢波结构进行注波互作用, 使输出功率进一步得到提高。
双矩形螺旋线慢波结构 微细加工技术 带状电子注 色散特性 耦合阻抗 double rectangular helix slow-wave structure micro-electro-mechanical system technology sheet electron beam dispersion characteristic coupling impedance 强激光与粒子束
2016, 28(9): 093005
北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
分析和计算了互作用区折叠波导截面长宽比(b/a)、直边高度和电子束通道大小等结构参数对太赫兹波段折叠波导行波管工作性能的影响。结果表明：互作用区衰减常数随b/a的增大而减小,耦合阻抗和小信号增益则随b/a的增大先增加而后减小,存在最优值。电子束通道越大,衰减常数越大,耦合阻抗和小信号增益降低得越多。相对于电子束通道,增益和损耗对直边高度的敏感程度显著降低。因此为了提高器件功率容量,可适当增加折叠波导的高度；在保证电子束能够顺利传输的前提下,电子束通道越小越好。在折叠波导行波管的实际研制中,可依据具体的实验条件和要求,在适当的范围内合理选取互作用区各结构参数的值。
折叠波导行波管 太赫兹波段 欧姆损耗 耦合阻抗 小信号增益 folded waveguide traveling wave tube terahertz band ohmic losses coupling impedance small signal gain 强激光与粒子束
2016, 28(3): 033101
1 电子科技大学 通信与信息工程学院，四川 成都 610054
2 电子科技大学 物理电子学院，四川 成都 610054
提出脊加载同轴径向线慢波结构，并用高频结构仿真器(HFSS)电磁仿真软件对其色散特性和耦合阻抗进行研究，分析了不同结构参数变化对其高频特性的影响。结果表明：脊加载同轴径向线慢波结构的色散曲线平坦，减小内径和周期长度可以明显降低慢波结构的相速，从而减小工作电压；加载脊的宽度对耦合阻抗的影响明显，随着加载脊宽度的增加，耦合阻抗得到提高，相速减小；加载脊的长度对结构的色散特性和耦合阻抗影响不明显；这种脊加载方式有利于增加慢波结构的耦合阻抗，提高行波管的增益和效率。脊加载同轴径向线慢波结构是一种全金属结构，工作频带宽，散热性能好，在毫米波波段的行波管中有较好的应用前景。
慢波结构 同轴径向线 色散特性 耦合阻抗 行波管 slow wave structure coaxial radial line dispersion characteristic coupling impedance traveling-wave tube 太赫兹科学与电子信息学报
2015, 13(1): 86
中国科学院电子学研究所 中国科学院高功率微波源与技术重点实验室, 北京 100190
建立了槽区内加载介质的格栅慢波结构模型. 通过Borgnis函数法和场匹配法得到冷态和热态色散方程. 并推导了耦合阻抗的表达式.在稀疏电子注的假设下, 求得增益近似解的表达式.通过数值方法,求解并分析了加载介质对色散关系、基波耦合阻抗、基波相速和基波增益的影响.并指出分别在槽内加载介质和格栅对侧加载介质对高频特性的不同影响趋势.
金属格栅 介质加载 色散 增益 耦合阻抗 metal-grating dielectric loaded gain coupling impedance
1 电子科技大学 通信与信息工程学院， 成都 611731
2 电子科技大学 物理电子学院， 成都 611731
提出脊加载同轴交错圆盘波导慢波结构,并用电磁场仿真软件HFSS对其色散特性和耦合阻抗进行了计算，分析了不同结构参数对其高频特性的影响。研究表明：脊加载同轴交错圆盘波导有较好的色散特性，它比非同轴结构的带宽有明显增加，同时可以降低慢波结构的相速，用作行波管慢波结构时可以降低工作电压。脊加载同轴交错圆盘波导是一种全金属结构，散热性能好,损耗低，在毫米波及亚毫米波段的行波管中有较好的应用前景。
慢波结构 脊加载同轴交错圆盘波导 色散特性 耦合阻抗 空间谐波 slow-wave structure coaxial interlaced ridge-disk-loaded waveguide dispersion characteristics coupling impedance space harmonics 强激光与粒子束
2014, 26(3): 033004
设计了一种能在C波段和X波段实现稳定双频输出的带有非对称谐振反射腔的单电子束同轴相对论返波振荡器。采用耦合阻抗跃变型慢波结构, 使用粒子PIC模拟软件进行了粒子模拟研究。模拟结果显示: 轴向电场在系统中的分布得到改进, 电子束的能散得到改善。在电子束电压511 kV, 电流8.95 kA, 引导磁场0.73 T的条件下, 双频器件实现了8.09 GHz和9.91 GHz的双波段频率稳定输出, 平均功率为1.0 GW, 波束互作用效率为21.9%, 效率高于空心双波段返波管及其他双波段器件。器件辐射功率的拍频为1.82 GHz, 拍波更为明显和稳定。模拟研究中同时发现, 随着慢波结构之间漂移段的变化, 双频频率都呈现一种准周期的变化。
同轴相对论返波管 双波段 耦合阻抗跃变 粒子模拟 coaxial relativistic backward-wave oscillator (CRB dual-band stepwise variable coupling impedance PIC simulation
在耦合腔结构的高频特性模拟中，基于准周期边界条件法建立的双腔模型，由于两端电场的边界条件完全相同，导致了伪解的出现。本文建立了单腔仿真模型，消除了伪解存在的边界条件，避免伪解的出现。在保证求解精度的基础上，网格数目减少了 62%，总计算时间缩小了 56%，一次性生成色散曲线和耦合阻抗曲线，提高了色散和耦合阻抗的数据处理效率，为高频结构参数优化提供了更有效的途径。采用单腔仿真模型，模拟分析了各结构尺寸对高频特性的影响。
耦合腔 色散特性 耦合阻抗 电磁仿真 coupled cavity structure dispersion characteristics interaction impedance electromagnetic simulation
电子科技大学 大功率微波电真空器件技术国防科技重点实验室， 成都 610054
研究了Ku波段光子晶体加载曲折波导慢波结构的色散特性和耦合阻抗。用电磁仿真软件CST MWS进行了仿真, 讨论了慢波结构外光子晶体对慢波通道内电磁波的选择通过性。对具有相同结构尺寸慢波结构的研究结果表明：光子晶体加载慢波结构的色散比传统曲折波导慢波结构的色散低；和传统曲折波导慢波结构相比，光子晶体加载曲折波导慢波结构的耦合阻抗略高。
曲折波导 光子晶体 慢波结构 色散特性 耦合阻抗 folded waveguide photonic crystals slow-wave structure dispersion characteristics Pierce interaction impedance
