内开槽螺纹回旋行波管线性理论研究

基于耦合波理论，运用阻抗微扰法得到了内开槽螺纹波导的色散方程及耦合条件，并从相对论电子运动方程入手得到了自洽非线性方程组，通过一阶线性近似导出了注-波互作用线性关系及色散方程.运用数值计算及3维粒子模拟软件冷腔分析对该波导冷腔色散特性及注-波互作用色散特性进行了研究. 关键词： 内开槽螺纹波导 阻抗微扰 线性理论 自洽非线性方程组     

8 mm回旋行波管和返波管的三折螺旋波纹波导色散分析

 三折螺旋波纹波导使TE11模和TE21模相互耦合，其色散曲线能够在宽频带内与电子回旋共振，因此需要对色散方程进行研究。提出了适合工程实用的行波模式和返波模式的色散方程，并对方程中的耦合系数进行了简化，误差在1%左右。利用CST软件的VBA语言对螺旋波纹波导进行建模和计算，根据模拟得到的传输特性曲线的特点，提出一种模拟方法，将模拟与理论计算得到的色散曲线作对比，误差在5%左右。     

曲折圆形槽波导慢波系统的高频特性

 对曲折圆形槽波导新型慢波系统的高频特性进行了研究，通过理论分析和数值计算，得到了它的色散曲线和耦合阻抗表达式，并分析了结构参数变化对色散特性和耦合阻抗的影响。研究表明：当周期变小时色散减弱，耦合阻抗增加；而增大直波导长度时色散变弱，但同时耦合阻抗也会下降。因此较小的周期有利于改善曲折圆形槽波导慢波电路的高频特性。鉴于这种电路的耦合阻抗较低，可以适当地减小直波导长度来提高耦合阻抗。曲折槽波导结合了曲折波导散热能力强、色散特性好、容易加工和槽波导单模工作、低损耗、大尺寸等优点，在毫米波及亚毫米波段的行波管中具有较好的发展前景。     

螺旋波纹波导的传输特性

 根据螺旋波纹波导的传输耦合方程，取输入模式为TE₁₁，由螺旋波纹波导模式耦合规则得到输出模式为TE₂₁，由此给出耦合方程的具体形式。用“迭代法”简化耦合方程，并进行数值分析，得到了波导波纹周期对传输特性的影响；利用简化后耦合方程解的解析式计算了螺旋波纹波导工作模式中各场幅值的比例关系。计算结果表明：在工作频段内螺旋波纹波导中场结构是一种混合模，以TE₂₁模为主，其群速基本接近常数，可以和电子注在很宽的频带内产生互作用，为注波互作用的计算提供了依据。     

同轴任意槽形周期圆波导慢波结构色散特性的研究

用阶梯近似的方法分析任意槽形加载的圆波导慢波系统，利用各阶梯相邻面的导纳匹配条件 以及中心互作用区与加载区的场匹配条件，获得了任意槽形加载周期慢波结构的统一色散方 程. 利用该色散方程，得到色散特性与CST MWS仿真软件模拟结果良好符合. 分别求解几种 特殊槽形加载慢波结构的色散特性及耦合阻抗，其中，三角形结构色散和耦合阻抗均最弱， 而倒梯形结构色散最强，耦合阻抗最大. 关键词： 任意槽形 慢波结构 色散特性 行波管     

等离子体填充盘荷波导高频特性分析

从麦克斯韦方程和流体理论出发，推导了填充磁化等离子体慢波结构的基本方程.在大磁场情况下，对等离子体填充盘荷波导的色散特性和耦合阻抗作了研究，结果表明填充等离子体使色散曲线上移，耦合阻抗提高.等离子体填充产生出模式谱非常丰富的周期性低频等离子体模式(TG模式).当等离子体密度增加到一定程度后，场模TM₀₁模的频率范围和TG₀₁模的频率范围相近，两个模式互相耦合产生出新的混合模G₁,G₂.如果相对论行波管工作在混合模上，将会产生新的工作机理. 关键词： 盘荷波导 等离子体填充 色散特性 相对论行波管     

Ku波段光子晶体加载曲折波导慢波结构

研究了Ku波段光子晶体加载曲折波导慢波结构的色散特性和耦合阻抗。用电磁仿真软件CST MWS进行了仿真, 讨论了慢波结构外光子晶体对慢波通道内电磁波的选择通过性。对具有相同结构尺寸慢波结构的研究结果表明:光子晶体加载慢波结构的色散比传统曲折波导慢波结构的色散低;和传统曲折波导慢波结构相比,光子晶体加载曲折波导慢波结构的耦合阻抗略高。     

Ka波段螺旋波纹波导回旋行波管

螺旋波纹波导回旋行波管与采用圆波导的回旋行波管相比,有较大的带宽。介绍了它的线性注波互作用理论,并用该理论计算了不同的磁场与波导表面微扰幅度对Ka波段螺旋波纹波导回旋行波管线性增益的影响。计算结果与已报道的实验结果基本符合,说明该理论可以初步确定螺旋波纹波导回旋行波管的各项参数。     

具有任意槽的矩形波导栅慢波结构高频特性的研究

将任意形状槽的连续轮廓近似用一系列相连的矩形阶梯近似，利用各阶梯面上导纳的匹配，以及槽与互作用区边界场的连续与匹配条件，获得了具有任意槽的矩形波导栅慢波结构的色散方程和耦合阻抗的表达式，并进行理论上的验证.加工制作了矩形槽波导栅模型，冷测表明理论值与测量值相吻合.分别求解几种特殊槽形矩形波导栅慢波结构的色散特性及耦合阻抗，其中，三角形结构的色散和耦合阻抗均最弱，而倒梯形结构色散最强，耦合阻抗最大. 关键词： 矩形波导栅 任意槽 色散特性 慢波结构     

X波段螺旋波纹波导回旋行波管实验

俄罗斯学者Denisov等提出一种螺旋波纹波导结构，通过两模式在角向上的耦合使电子与波在宽频带内发生有效的作用，由此制成的回旋行波管从物理机理上增大了互作用效率和频带宽度。因此以它为高频结构的回旋行波管已成为当今的研究热点，其关键技术是对螺旋波纹波导进行色散和互作用设计。     

在一种新的聚合物材料上刻写正弦相位波导光栅及其特性研究

用双光束干涉法在一种新的聚合物材料IAC-4上刻写正弦相位型光栅,实现了光栅耦合光波导,并研究了该光波导对不同偏振态的入射光的传播特性,对光栅的形成进行了理论分析,对光波导的传播常数进行了数值计算,并对该波导光栅在导光的光强调制和方向控制及其在集成光学方面的应用进行了讨论,最后对任意入射角的光栅方程进行了理论探讨. 关键词： 波导光栅 有机聚合物 平板光波导 集成光学     

Theoretical and experimental research on nonradiative dielectric waveguide directional couplers

A practical design of nonradiative dielectric (NRD) waveguide directional couplers is presented. The dispersion characteristics of coupled NRD-guides and the scattering coefficients of NRD-guide directional couplers are studied as well as the transitions from metal rectangular wave-guide to NRD-guide couplers. Experiments of 3-dB and 10-dB NRD-guide couplers in ka-band show that the couplers are of good performance and promise in millimeter-wave integrated circuits.     

Analysis of the Coaxial Ridge-Loaded Helical Groove Waveguide

The coaxial ridge-loaded helical groove waveguide is proposed in this paper. As an all-metal slow-wave circuit, it has advantages of good heat dissipation and great size, and thus is suitable for use of millimeter TWT. By means of field theory, the expressions of the dispersion equation and the coupling impedance of the coaxial ridge-loaded helical groove waveguide are obtained. The influence of various circuit dimensions on the dispersion relation and the coupling impedance is investigated by the results of numerical computation.     

纵向金属导体加载螺旋慢波特性的理论研究

 考虑角向均匀谐波与非翼片区角向高次谐波的影响，运用场匹配法参考脊加载环板慢波结构的边界条件，推导得到翼片加载螺旋慢波结构的色散特性方程，在此基础上推导得到有限翼片加载下的耦合阻抗和衰减常数。运用MAFIA软件对该结构进行模拟计算，将理论结果与模拟计算和部分实验数据进行比较，其曲线趋势基本一致，反映了该结构的物理本质，本方法为各种类型的翼片加载螺旋慢波特性的计算提供了一种参考手段。     

Wave Propagation Along a Helical Step-Loaded Groove Waveguide

A new kind of helical groove structure, step-loaded groove waveguide is presented and analyzed in this paper. The dispersion equation of this structure is derived by means of a field-matching method. This equation may be reduced to the dispersion equation of helical ridge-loaded structure and rectangular one. In order to demonstrate the influence of the step on the dispersion properties, the comparison of the dispersion characteristics is made in these helical rectangular and modified rectangular groove structures. Form the analysis, it is shown that the step loading tends to reduce the dispersion of the helical groove circuit and the step-loaded structure has the weaker dispersion compared with the rectangular one or the ridge-loaded one. The effect of the step shape on the wave properties is also discussed under the deep groove case. The theoretical results explicitly indicate that the V-like step-loaded structure has the weakest dispersion in all step-loaded structures.     

The Analysis of Hole-Gap Helical Groove Waveguide

The hole-gap helical groove waveguide, as a all-metal slow-wave circuit, has advantages of good heat dissipation and great size, and thus is suitable for use of mm TWT. By means of an approximate field theory, the expressions of the dispersion equation and the coupling impedance of the hole-gap helical groove waveguide is obtained in this paper. The influence of various circuit dimensions on the dispersion relation and the coupling impedance is discussed by the numerical computation.     

螺旋线厚度对螺旋线慢波结构高频特性的影响

在螺旋坐标系下采用近似场匹配法研究了厚度较厚的螺旋线慢波结构的高频特性,得到了其色散方程,并数值计算了螺旋线厚度对慢波系统的相速的影响。结果表明:随螺旋线厚度的增加,慢波结构的色散曲线变得平坦,色散变弱,带宽增加。与软件仿真结果及Hook的螺旋线模型对比表明:采用近似场匹配法的计算结果与CST仿真吻合得更好,比Hook模型具有更高的准确性,从而证明所采用理论方法的有效性。