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基于夾持桿分層螺旋帶模型和三維電磁場分析研究了毫米波螺旋線行波管慢波系統(tǒng)的導體和介質損耗。螺旋帶模型中介質損耗考慮為縱向傳播常數(shù)的虛部,給出螺旋帶中電磁場的解析解,導體損耗由螺旋線和管殼表面的面電流不連續(xù)性獲得。三維電磁場分析通過本征模法,求解單周期結構的品質因數(shù)和周期儲能獲得有限導電率導體和夾持桿陶瓷損耗角帶來的慢波系統(tǒng)高頻損耗。結果表明,毫米波段螺旋線的導體損耗和夾持桿的介質損耗遠大于管殼導體損耗,介質損耗與陶瓷損耗角呈線性關系,對高頻損耗的影響不可忽略。
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研究了螺旋線行波管中電子注與高頻場互作用的時域理論.電子對場的作用由高頻場方程和空間電荷場方程模擬,場對電子注的作用由運動方程模擬.在螺旋導電面模型下利用安培環(huán)路定理和法拉第電磁感應定律得到了時域高頻場方程.利用空間電荷波模型處理空間電荷場,得到了空間電荷場方程.將高頻場和空間電荷場代入洛倫茲力方程,得到了運動方程.利用耦合阻抗處理高頻場方程的激勵源,使得高頻場方程的求解能夠借助諸如HFSS或HFCS等高頻模擬軟件來實現(xiàn),增強了時域理論的靈活性.基于上述理論,編寫軟件數(shù)值模擬某螺旋線行波管,驗證了時域理論的可行性.
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