胡玉禄胡权 朱小芳 李斌 邱海舰 高鸾凤

(电子科技大学,微波电真空器件国家级重点实验室,成都 610054)

螺旋线行波管三维返波互作用理论与数值模拟∗

胡玉禄†胡权 朱小芳 李斌 邱海舰 高鸾凤

(电子科技大学,微波电真空器件国家级重点实验室,成都 610054)

(2016年5月31日收到;2016年9月12日收到修改稿)

建立了三维非线性返波互作用模型,用于精确分析大功率螺旋线行波管中返波振荡非线性过程问题,并提出了计算返波振荡功率的方法及磁场抑制手段.该理论模型包括三维线路场方程、三维运动方程以及三维空间电荷场.首先比较三维模型与原有一维模型之间的差异,发现一维空间电荷场的径向交流电流分布模型与三维模型的差异是导致振荡频率偏大及起振长度缩短的主要原因.然后计算返波饱和输出功率大小并揭示返波饱和功率和振荡频率与互作用长度的关系,并探讨了磁场对返波振荡的抑制影响.最后以某一毫米波行波管为例,实验对比了一维与三维模型计算的振荡频率与热测的差异,其中三维模型的相对误差小于4.8%.

返波振荡,饱和振荡功率,磁场抑制振荡,螺旋线行波管

1 引 言

螺旋线行波管是工作在微波毫米波频段的宽频带、高增益功率放大器[1],在雷达、通信和电子对抗等领域有着广泛的应用.然而大功率螺旋线行波管往往面临寄生振荡的问题.寄生振荡会破坏行波管的工作稳定性并限制其功率的提升,其中返……