同轴交错膜片加载慢波线的分析.pdf

! 第# 卷! 第$ 期 强 激 光 与 粒 子 束 %’( # ，)( $! $**+! ! $**+ 年$ 月 ,-., /0123 45623 5)7 /5389:42 ;256 =?( ， 文章编号：! **@AB$$ （$**+ ）*$@*$A@*A 同轴交错膜片加载慢波线的分析! 陈妍红，! 王文祥，! 岳玲娜，! 宫玉彬 （电子科技大学大功率微波电真空器件技术实验室，四川成都C**+A ） ! ! 摘! 要：! 膜片加载圆波导是相对论行波管最主要的慢波结构，同轴结构的膜片加载波导可以拓宽带宽。 利用变分法对同轴交错膜片加载的慢波结构（亦称同轴径向线）进行了理论分析，得到了色散方程并进行了数 值计算。计算结果表明，它比非同轴结构的带宽有明显的增加。 ! ! 关键词：! 同轴交错膜片；! 慢波结构；! 变分法；! 贝塞尔函数 ! ! 中图分类号：! 8)$A( A! ! ! ! 文献标识码：! 5 ［］ ! ! 膜片加载圆波导作为慢波结构虽然早在$* 世纪+* 年代就已经有人提出，并进行了理论分析 ，但是长期 以来它并没有在微波器件中得到实际应用。直至相对论器件尤其是相对论契仑柯夫器件的迅速发展，膜片加 载波导作为这类器件最重要的慢波结构之一才得到了高度重视［$ ］。 ! ! 这种慢波结构功率容量大，但带宽较窄，难以满足宽带器件的要求。不少学者开始注意到同轴结构对拓展 带宽的作用，并对同轴膜片加载波导进行了研究，证明了它确实比非同轴的膜片加载圆波导具有更宽的带 宽［B ］。 ! ! 如果同轴膜片加载结构的内外导体上都加载膜片，而且膜片相互交错（如图 所示），则就构成同轴交错 膜片加载慢波结构，或者称为同轴径向线。俄罗斯学者曾预计它将具有更宽的带宽［A ］，并作为宽带大功率行 波管慢波结构的可用方案之一提出［+ ］。但是，相对于膜片不交错的情况，交错膜片在理论分析上会遇到一些 困难。本文将在忽略膜片厚度的近似条件下，采用变分方法和贝塞尔函数的正交性对同轴交错膜片加载慢波 线进行分析，得出其色散方程。 ! 色散方程 !# ! $%! 模式的场分量 ! ! 同轴交错膜片加载慢波线的结构如图 所 示：外导体内半径为! ，在外导体上的加载膜片的 内半径为!# ，内导体半径为!$ ，其加载膜片半径为 ! 。在忽略膜片厚度的情况下，如图所示，我们将 % 结构分成 区和 区，并将每个区都看作是同轴 ! 线，而且为了简单，我们将只考虑同轴线中的 8* 模。显然，从注@波互作用的观点来看，这一 简化是合理的。它的场方程可以写为［C ］ =-D( ! :EF-DGHIJ-E F KIL-I’ -EJH’IKM M-NK@’IMM N’O@OIP NJHGKJGH 图! 同轴交错膜片加载慢波线结构图 Q ’ ) * R + （ ! ， ! ）［, SR! (- * . R! (- ］ !( ) !( ( ( ( ( ( ( ) * 