北京真空电子技术研究所 微波电真空器件国家重点实验室，北京 100015
为研究螺旋波纹波导的色散曲线特性，利用阻抗微扰法对螺旋波纹波导色散方程进行求解，并分析了波导尺寸的变化对色散特性的影响。针对目前采用谐振法仿真色散曲线时存在模式分割以及谐振点的选取问题，利用行波法(不属于波纹波导理论体系下的新方法)对不同频率下的色散值进行仿真求解。研究结果表明，基于行波法仿真得到的色散曲线与由Matlab计算得到的理论色散曲线吻合度好，计算过程不涉及波纹波导理论体系下谐振点的选取问题，相比传统的谐振法，整个仿真计算过程更简洁。
螺旋波纹波导 阻抗微扰法 行波法 色散曲线 spiral waveguide impedance perturbation method traveling wave method dispersion curves 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(1): 8
对螺旋波纹波导回旋行波管的色散特性进行了研究，通过理论分析推导了螺旋波纹波导的色散方程。进一步对色散曲线进行了数值计算，并着重分析了几何结构参数变化对其色散特性的影响,由此得到了合理的结构参数。同时利用三维电磁仿真软件CST模拟计算了在该参数下螺旋波纹波导的本征模式并与理论结果作对比，误差小于3%。
W波段 螺旋波纹波导 回旋行波管 本征模式 色散特性 W-band helical waveguide gyro-TWT operating eigenwave dispersion characteristics 强激光与粒子束
2016, 28(2): 023002
1 中国科学院 电子学研究所, 北京 100190
2 中国科学院 研究生院, 北京 100039
螺旋波纹波导回旋行波管与采用光滑圆波导的回旋管相比，有较大的带宽。介绍了该类回旋行波管的非线性注波互作用理论。计算结果表明该理论计算结果与实际实验报道的结果基本符合，相应的电子效率达到29%，饱和增益达到37 dB，工作磁场0.21 T，电压185 kV，电流19 A。
螺旋波纹波导 回旋行波管 注波互作用 helical waveguide gyro-TWT beam-wave interaction
1 中国科学院 电子学研究所， 北京 100190
2 中国科学院 研究生院， 北京 100039
螺旋波纹波导回旋行波管与采用圆波导的回旋行波管相比，有较大的带宽。介绍了它的线性注波互作用理论，并用该理论计算了不同的磁场与波导表面微扰幅度对Ka波段螺旋波纹波导回旋行波管线性增益的影响。计算结果与已报道的实验结果基本符合，说明该理论可以初步确定螺旋波纹波导回旋行波管的各项参数。
螺旋波纹波导 回旋行波管 线性增益 helical waveguide gyrotron traveling-wave tube linear gain
国防科学技术大学 光电科学与工程学院， 长沙 410073
研究了一种基于螺旋波纹波导特殊色散特性对输入微波脉冲进行压缩的新方法。利用3维全电磁粒子模拟软件对X波段螺旋波纹波导进行了建模，模拟分析了该波导的特殊色散特性及提高功率增益的方法，并将已有模型脉冲压缩增益提高了6.65。模拟结果表明：通过优化输入微波的频率调制特性，可以获得更加符合被动式脉冲压缩所需要的调频形式；采用改进后的椭圆波导，可以得到更有利于被动式脉冲压缩的本征模式；通过延长渐变段长度，可以减少规则段和渐变段之间不均匀性造成的微波反射，从而实现更高的脉冲压缩增益。
螺旋波纹波导 被动式脉冲压缩 脉冲调频信号 全电磁粒子模拟 helically corrugated waveguide passive compression of microwave pulse frequency-swept wave particle-in-cell simulation
国防科学技术大学 光电科学与工程学院， 长沙 410073
对一种改进型螺旋波纹波导实现高增益高效率被动式脉冲压缩进行了研究，并利用微扰理论求解出了该波导的损耗特性。结合波导的色散和损耗特性，设计了输入微波的频率调制形式。还对改进型螺旋波纹波导进行了模拟研究，在输入脉冲宽度为66 ns的条件下，得到了半高宽为1.9 ns的压缩脉冲，增益为21.2倍，脉冲宽度比为34.7倍，压缩效率为61%，这表明改进型螺旋波纹波导应用于被动式脉冲压缩具有高效率高增益特性。
螺旋波纹波导 色散特性 频率调制 被动式脉冲压缩 高增益高效率 helically corrugated waveguide dispersion characteristics frequency modulation passive compression of pulse high gain and high efficiency 强激光与粒子束
2011, 23(11): 3073
1 中国工程物理研究院,应用电子学研究所,四川,绵阳,621900
2 电子科技大学,物理电子学院,成都,610054
三折螺旋波纹波导使TE11模和TE21模相互耦合,其色散曲线能够在宽频带内与电子回旋共振,因此需要对色散方程进行研究.提出了适合工程实用的行波模式和返波模式的色散方程,并对方程中的耦合系数进行了简化,误差在1%左右.利用CST软件的VBA语言对螺旋波纹波导进行建模和计算,根据模拟得到的传输特性曲线的特点,提出一种模拟方法,将模拟与理论计算得到的色散曲线作对比,误差在5%左右.
三折螺旋波纹波导 行波模式 返波模式 耦合系数 色散方程 色散曲线 强激光与粒子束
2006, 18(12): 2057
1 中国农业大学,理学院,北京,100083
2 中国电子科技集团公司,第十二研究所,大功率微波电真空器件技术国防科技重点实验室,北京,100016
3 电子科技大学,高能电子学研究所,成都,610054
通过螺旋波纹波导的耦合波方程,考虑到波的左右旋转方向及波的前向和反向等因素,给出了波导中可能存在的所有模式,由耦合方程的特点和布拉格条件分析了各模式之间的关系,给出对应于螺旋波纹波导回旋行波管和螺旋波纹波导回旋返波管的模式耦合特点,并给出耦合关系和波导的模式耦合规则.结合螺旋波纹波导的色散方程,讨论了不同波纹周期和波纹起伏程度对模式耦合的影响:波纹周期的增大,使得电子注的加速电压变大;如果波纹周期太小,则工作模式线性变得很差.阐述了螺旋波纹波导回旋行波管克服模式竞争的机理.纹起伏程度较大,工作模式和非工作模式分离程度变大,对克服模式竞争比较有利.
螺旋波纹波导 布拉格条件 极化 模式耦合 模式竞争 强激光与粒子束
2006, 18(11): 1869
电子科技大学,高能电子学研究所,成都,610054
根据螺旋波纹波导的传输耦合方程,取输入模式为TE11,由螺旋波纹波导模式耦合规则得到输出模式为TE21,由此给出耦合方程的具体形式.用"迭代法"简化耦合方程,并进行数值分析,得到了波导波纹周期对传输特性的影响;利用简化后耦合方程解的解析式计算了螺旋波纹波导工作模式中各场幅值的比例关系.计算结果表明:在工作频段内螺旋波纹波导中场结构是一种混合模,以TE21模为主,其群速基本接近常数,可以和电子注在很宽的频带内产生互作用,为注波互作用的计算提供了依据.
螺旋波纹波导 耦合波方程 本征模式 线性组合 幅值比例
