一种S波段磁绝缘线振荡器的高频特性研究.pdfVIP

! 第# 卷! 第$ 期 强 激 光 与 粒 子 束 %’( # ，)( $! ! $**+ 年$ 月 ,-., /0123 45623 5)7 /538-942 :25;6 7=( ，$**+! 文章编号：! **?@$$ （$**+ ）$$*?@*? 一种! 波段磁绝缘线振荡器的高频特性研究! 彭天柱，! 祝大军，! 刘盛纲 （电子科技大学物理电子学院，成都+**A? ） ! ! 摘! 要：! 用数值计算的方法计算了6 波段磁绝缘线振荡器（6;-40 ）的主慢波结构谐振腔的 B ? 模、B $ ! ! 模、@ B ? 模和 模的谐振频率，分别为( ?*，$( $ ，$( ?+ 和$( A .,C ；计算出6;-40 封闭腔中的谐振频率依次 ! ! 为( $+，$( *? ，$( ?$ 和$( A@ .,C ，并计算了本征 模时的! 值。通过监测宽带激励源响应计算出6;-40 开放 ! 腔的谐振频率为$( ?@ .,C 。对6;-40 开放腔传输特性研究表明：频率为$( $A D @( *A .,C 的微波，在第一腔 内得到了有效抑制，输出微波的频率范围为$( $ D $( A .,C 。通过对其传输特性进行研究，验证了6;-40 的高 频电磁结构的合理设计。 ! ! 关键词：! 磁绝缘线振荡器（;-40 ）；! 封闭腔；! 开放腔；! 高频特性；! 模式 ! ! 中图分类号：! 8)E@$( $! ! ! ! 文献标识码：! 5 ［］ ! ! 磁绝缘线振荡器（;-40 ）是微波输出功率在.1 水平的同轴正交场器件 ，优点在于其直流磁场由内部 电流提供，无需外加磁场，这一直流磁场与内部电场方向正交，能阻止电子从阴极漂移到阳极。目前，国内关于 ;-40 的研究多集中在4 波段和9 波段，而对6 波段的研究不多［$ ］。参照国防科学技术大学的一种9 波段;- 40 模型［@ ］，设计了6 波段磁绝缘线振荡器（6;-40 ）并对其进行了优化设计。由于;-40 的工作原理较行波 管和返波管等器件更为复杂，对它的研究和分析多采用粒子模拟的热腔分析，但冷腔高频电磁结构设计的好坏 仍然决定其成败。同轴慢波结构作为;-40 的核心部分，可分为扼流腔和主慢波结构谐振腔两部分。谐振腔 高频特性主要指谐振腔的谐振频率、场分布以及品质因数等。本文通过数值模拟程序先后计算了6;-40 主 慢波结构谐振腔和封闭腔8;* 不同模式下的谐振频率，并对开放腔进行理论分析，为;-40 的设计提供理论依 据。 # !$%’( 的物理模型 ! ! 图 是6;-40 的截面示意图，主要参数如下：主慢波处阳极内半径为#( $ =F ，叶片内半径为A( A =F ，慢波 周期为$( * =F ，叶片厚度为*( ? =F ，前端扼流叶片内半径为A( * =F ，后端提取叶片内半径为+( =F ，主慢波下 的阴极半径为@( A =F 。 GHI( ! 6=JHKL’ M=NFLJH= O JN 6PLKQ ;-40 图! 6 波段;-40 截面示意图 )# !$%’( 主慢波结构谐振腔的高频特性分析 ［? ］ ! ! 根据;-40 无限长同轴盘荷慢波系统的色散方程 编程计算，得到的色散曲线如图$ 所示，扼流叶片内半 径为A( * =F 时，8; 的 模频率为$( $# .,C ；主慢波叶片内半径为A( A =F