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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%.
[1] Pierce J R 1950 Traveling-Wave Tubes (New York:Van Nostrand) pp1-248
[2] Gilmour A S J 1994 Principles of Traveling Wave Tubes (Norwood:Artechhouse) pp94-132
[3] Chernin D P, Antonsen T M J, Levush B, Whaley D R 2001 IEEE trans. Electron Devices 48 3
[4] Hao B L, Xiao L, Liu P K, Li G C, Jiang Y, Yi H X, Zhou W 2009 Acta Phys. Sin. 58 3118 (in Chinese)[郝保良, 肖刘, 刘濮鲲, 李国超, 姜勇, 易红霞, 周伟2009物理学报58 3118]
[5] Hu Y L, Yang Z H, Li J Q, Li B, Gao P, Jin X L 2009 Acta Phys. Sin. 58 6665 (in Chinese)[胡玉禄, 杨中海, 李建清, 李斌, 高鹏, 金晓林2009物理学报58 6665]
[6] Heffner H 1954 Proc. IRE 42 930
[7] Johnson H R 1955 Proc. IRE 43 684
[8] Belyavskiy E D, Goncharov I A, Martynyuk A E, Svirid V A, Khotiaintsev S N 2001 IEEE trans. Electron Devices 48 1727
[9] Belyavskiy E D, Chasnyk V I, Khotiaintsev S N 2006 IEEE trans. Electron Devices 53 2830
[10] Antonsen T M J, Safier P, Chernin D P, Levush B 2002 IEEE trans. Plasma Sci. 30 1089
[11] Chernin D P, Antonsen T M J, Levush B 2003 IEEE trans. Electron Devices 50 2540
[12] Gong Y B, Duan Z Y, Wang Y M, Wei Y Y, Wang W X 2011 IEEE trans. Electron Devices 58 1556
[13] Hu Y L, Yang Z H, Li B, Li J Q, Huang T, Jin X L 2010 Acta Phys. Sin. 59 5439 (in Chinese)[胡玉禄, 杨中海, 李斌, 李建清, 黄桃, 金晓林2010物理学报59 5439]
[14] Hu Y L, Yang Z H, Li J Q, Li B 2011 IEEE trans. Electron Devices 58 1562
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