幅相一致行波管高频电路CAD研究.pdfVIP

　第 14 卷 　第 6 期 强 激 光 与 粒 子 束 Vol. 14 ,No. 6 　 　2002 年 11 月 HIGH POWER LASER AND PARTICLE BEAMS Nov. ,2002 　 ( ) 文章编号 : 2002 幅相一致行波管高频电路 CAD 研究 李 　斌 , 　杨中海 , 　张 　勇 , 　莫元龙 ( 电子科技大学 物理电子学院, 四川 成都 610054) 　　摘 　要 : 　在行波管的设计和装配过程中 ,各部件的尺寸必须严格控制 ,高频电路参数的离散对行波管色 散特性有极大的影响。使用螺旋导电面模型 ,模拟计算了高频结构各主要参数离散对色散特性和轴向互作用 耦合阻抗的影响。分析计算了夹持杆宽度、翼片高度、螺旋线平均半径、螺距、夹持杆介电常数等离散时对色散 特性和轴向互作用耦合阻抗的影响 ,为新型幅相一致行波管的设计和生产提供了很有价值的参考建议。 　　关键词 : 　行波管 ; 　幅相一致性 ; 　色散特性 ; 　耦合阻抗 ; 　计算机模拟 　　中图分类号 : 　TN124. 2 　　　　文献标识码 : 　A ( ) 　　目前对于新型行波管的设计和装配 ,主要建立在已有行波管 TWT 的经验上。然而新型行波管设计不可 避免地将因为与已有行波管有所区别 ,导致设计过程的多次反复。幅相一致行波管由于其很高的技术指标要 ( ) 求 相位不一致性优于 ±20°,增益不一致性优于 ±1. 5dB ,在设计中需要试制大量不同电路结构参数样管 , 以 期获得满意的电路尺寸 ,这极大地增加了设计成本。理论和大量的实验表明 ,高频电路参数的离散是导致行波 管幅相不一致的重要原因。本文使用计算机模拟的方法精确地分析了高频电路各主要参数离散对色散特性和 轴向互作用耦合阻抗的影响 ,可以使用计算机模拟的方式代替大量的实验过程 ,从而优化高频电路参数 ,节约 设计成本 ,缩短新管的研制周期。 　　在宽带大功率器件中 ,螺旋线行波管应用最为广 泛。其高频电路一般由一根螺旋线型金属丝或金属带 组成 ,螺旋线由 3 根或更多的介质杆夹持 ,部分器件为 了使高频色散曲线更为平缓增加了金属翼片。本文模 拟了一包含螺带、介质夹持杆、管壳和金属翼片加载的 ( ) 高频电路 图 1 ,精确分析了夹持杆宽度、翼片高度、 螺旋线平均半径、螺距、夹持杆介电常数等离散时对色 散特性和轴向互作用耦合阻抗的影响 ,对每组离散进 行了比较。 Fig. 1 　TWT helical slowwave circuit 图 1 　模拟的螺旋线慢波电路 1 　理论建模与分析 　　螺旋线作为行波管最常用的高频电路 , 国内外很多学者对其进行了深入的研究。通常考虑了金属外壳、介 质杆夹持、异形夹持杆等 ,但对金属翼片加载螺旋线研究较少。由于加载金属翼片能有效改善色散特性 ,故实 际行波管高频电路通常为介质杆夹持、金属翼片加载的螺旋线电路。文献[4 ]对此类螺旋线慢波电路作了较深 ( ) 入的分析。文献[3 ]使用 MAFIA Maxwell ’s equations by the FiniteIntegratio