N头螺旋綫的多导体传輸线理论

本文采用多导体传输线方法,分析N头螺旋线慢波系统的高频特性。导出了色散方程和耦合阻抗方程。这些结果可用于螺旋线返波管或行波管的设计。     

一种适用于空心电子束的慢波系统的理论

提出了一种新型同轴慢波系统——紧密缠绕螺旋线介质棒加载盘荷波导,解析推导了其色散方程和耦合阻抗的表达式,并给出了数值计算结果。结果表明:新型导波结构作为行波管的慢波系统,不但可使行波管具有相对较宽的频带,又可使其具有较高的耦合阻抗。     

慢波,快波及非慢波在具有中心导体螺旋线上的传播

本文从理论上较详细地分析了慢波,快波及非慢波等不同类型的电磁波在具有中心导体的螺旋线上的传播。采用 L·S tark 提出的较严格的分析方法,所得结果比CoBeToB 给出的较严格和正确。对于具有重要实际意义的非慢波作了讨论,也研究了快波存在的可能性。文中计算了慢波传播时的功率流及耦合阻抗。对于非慢波存在的可能性作了实验验证,指出:当系统受到水平(轴向)徧振的场直接激励时将会产生这种非慢波,测得的非慢波波长与理论所给定量相符。文中提出了防止非慢波出现的具体途经。实验工作是在9—30厘米波段内进行的。     

大功率多电子注TWT的大信号互作用分析与计算

多电子注技术是提高行波管功率水平的一种有效方法，其慢波结构为紧密耦合的螺旋线、梯形线或耦合腔阵列。文中将对以耦合腔阵列作为慢波结构的多电子注行波管进行分析，建立大信号分析的物理和数学模型，编制大信号计算程序，给定输入功率，计算得到了多电子注行波管的饱和功率、增益和电子效率。     

有限厚度翼片加载螺旋线模型

考虑角向空间谐波,建立了有限厚度翼片加载螺旋线慢波结构的模型,推导出色散方程。利用导出的方程对实际行波管的螺旋慢波结构进行计算,并与测量结果和简单翼片模型进行了比较。分析了加载翼片占空比、翼片个数和翼片顶端半径等对色散特性的影响。     

翼片加载螺旋线慢波系统的特性分析

通过切比雪夫多项式展开螺旋带上的面电流,用真空层模拟螺旋带的厚度、均匀分层介质等效介质夹持杆、用无限多个无限薄的翼片等效实际翼片,得到了色散方程、平均耦合阻抗和衰减常数的表达式。与实验数据相比,结果接近实验值,该文提出的方法对实际螺旋线慢波系统的设计具有重要的指导意义。     

实用翼片加载螺旋线模型的分析及优化

螺旋线行波管是唯一能够在倍频程以上范围内高功率输出的器件。在本世纪７０年代中发展起来的金属翼片加载技术可以改善螺旋线系统特性，降低相速变化，提高带宽范围，金属翼片加载技术是螺旋线促波系统重点研究的一个方面，文中对此螺旋线翼片加载模型作了一些分析，得到了色散方程、衰减常数和耦合阻抗等公式，并作了数值分析，计算结果与实验结果具有很好的一致性。     

具有中心导体螺旋线上慢波的色散特性

作为前文的补充和继续,本文对于具有中心导体螺旋线上慢波的色散特性作了较详细的分析,研究了中心导体单独存在时及中心导体和外套筒同时存在时对色散特性的影响。对于在特殊条件时的色散特性作了详细的讨论。     

新型多螺旋线及其在返波管中的应用

本文提出了返波管用多螺旋线的新发展。给出了特性方程和实验结果,表明新型多螺旋线的性能要优于相应的双螺旋线。     

行波管“冷参数”测试技术的研究

针对因螺旋线行波管慢波线的结构特殊,导致其管内输能机构和切断衰减器的反射系数不易测量的问题,提出了利用多点法对输能机构和切断衰减器的反射系数进行测量的方法,并讨论了测试中所用探针反射系数的测试技术。该方法具有无损伤、测试方便等优点,也可用于其他类似特殊结构反射系数的测量。     

波在磁化周期等离子体中的传播特性

电磁波与等离子体之间存在极为丰富的相互作用现象,对电磁波的传播构成重大影响。该文研究了在磁场指导下,对电磁波在密度周期变化的磁化等离子体中的传播特性,进行了理论分析并导出色散方程,通过数值计算分析了等离子体密度变化分别对电磁波传播特性的影响。计算结果表明密度n1变化对左、右旋波的截止频率影响不大,而n0的变化对左旋波的截止频率影响大,对右旋波的通带宽度影响大。并发现密度周期变化磁化等离子体构成一周期慢波系统,在该系统中明显出现慢波,这可能对注波互作用产生重大影响。     

双耦合腔链慢波系统的色散分析

采用模拟场方法对由二隙缝耦合腔链所构成的“捆扎式”双通道慢波系统进行了分析,得到该结构的色散方程及耦合阻抗的变化趋向,并与传统单耦合腔链慢波结构的色散特性进行了比较。     

毫米波双交错Millitron的三维有限元分析

分析了一种新型的毫米波ＴＷＴ慢波电路─双交错式Ｍｉｌｌｉｔｒｏｎ梯形电路。用三维有限元法对双交错梯形慢波电路的色散特性进行了分析，求得了双交错慢波结构的三维场分布。计算表明，双交错式Ｍｉｌｌｉｔｒｏｎ梯形慢波电路可以得到４０％的冷带宽，其＋１次谐波为前向波，热带宽可达２０％左右，同时进行了实验研究，实验结果和理论值良好符合。     

任意角向模数的介质切伦可夫脉塞

利用自洽线性场理论普遍讨论了相对论电子注中电子在扰动电磁场作用下的三维扰动，在此基础上，对常用的簿环形相对论电子注在介质筒慢波波导中激励的具有任意角向模数的切伦可夫辐射进行了详细的分析，导出了此电子注与慢波系统中具有任意角向模数的波导模工作用的普遍色散方程和波增长率。     

耦合腔慢波结构热特性仿真环境的设计

针对行波管慢波结构热分析的必要性,介绍了耦合腔慢波结构的热产生机理,结合ANSYS软件设计了可对不同类型的耦合腔慢波结构进行热特性分析的专用仿真环境。利用该仿真环境,用户可以在不掌握ANSYS软件使用方法的情况下对耦合腔行波管慢波结构的热特性进行模拟计算。     

矩形栅慢波系统的理论与实验研究

为了克服单模近似法在分析矩形栅慢波系统高频特性时的局限性,采用了一种新的方法,即在表示槽区内的场时,保留其高次项,表为一无限本征驻波之和的形式,利用场匹配法得到其色散特性,进而求得耦合阻抗。然后针对矩形栅慢波系统进行了数值计算,并分析了金属栅的几何尺寸对系统高频特性的影响,以作为器件设计的参考。设计出3cm、8mm波段的矩形栅高频结构模型,进行实验测量,得到的实验值与理论值符合良好。     

多螺旋线静电聚焦系统

本文分析了多螺旋线静电聚集系统。用特殊的螺旋座标求出了该系统的静电场分布。在此基础上,分析了电子运动的轨跡方程,得出了电子注波动最小的条件,以及相应的聚焦电压 V_f 与中心导体电压 V_1 的公式。分析了注入条件对电子轨跡的影响,得出有中心导体的系统比无中心导体的系统对注入条件要求低。作为特例分析了双螺旋线及四螺旋线静电焦系统,并给出了相应的普适计算曲线。     

梳形周期性不均匀慢波系统的研究

本文对梳形周期性不均匀慢波系统作了理论上的分析与实验研究。在对二十一个样品进行实验测量的基础上提出一种计算方法。这种计算方法的优点在于十分简单,而能给出与实验令人满意相符的结果。     

薄环形相对论电子注介质切伦可夫脉塞

轴向电子注通过介质慢波系统，当波的相速略低于电子注的速度时就可产生相干的切伦可夫辐射，这一现象是一切行波管的基础。本文利用线性理论，通过自洽求解粒子连续性方程和相对论运动方程与麦克斯韦方程组，分析了薄环形相对论电子注介质切伦可夫脉塞的注波互作用，得到了完全描述其薄环形电子注作用的跳变条件，导出了描述其不稳定性的色散方程和注波互作用的同步条件，并求得了波增长率。     

电磁波泵自由电子激光

主研人员梁正李家胤刘盛纲张冰吴坚强本成果采用了先进的具有分离互作用段的总体方案。建立了创新性的相对论空间电荷波的系统理论。研制成功了做泵源用的3cm 高功率返波管,发展了有特色的波纹慢波线加工与测试技术,开发了适用于分析 EM-FEL工作特性的计算机软件。并在研究计划执行中建立了一个相对论电子学实验室,建成了一套电磁波泵自由电子激光电子学实验系统。该实验系统具备了如下功能: