An open-styled dielectric-lined azimuthally periodic circular waveguide for a millimeter wave traveling-wave tube

An open-styled dielectric-lined azimuthally periodic circular waveguide (ODLAP-CW) for a millimeter-wave traveling-wave tube (TWT) is proposed, which is a modified form of a dielectric-lined azimuthally periodic circular waveguide (DLAP-CW). The slow-wave characteristics of the open-styled DLAP-CW are studied by using the spatial harmonics method, which includes normalized phase velocity and interaction impedance. The complicated dispersion equations are numerically solved with MATLAB and the results are in good agreement with the simulation results obtained from HFSS. The influence of structural parameters on the RF properties is investigated based on our theory. The numerical results show that the optimal thickness of the metal rod can increase the interaction impedance, with the dielectric constant held fixed. Finally, the slow-wave characteristics and transmission properties of an open-styled structure are compared with those of the DLAP-CW. The results validate that the mode competition is eliminated in the improved structure with only a slight influence on the dispersion characteristics, which may significantly improve the stability of an open-styled DLAP-CW-based TWT, and the interaction efficiency is also improved.     

带开口磁环的周期永磁聚焦系统的2维模拟

 由于目前常用的磁聚焦系统设计方法不能直接计算带有非轴对称开口磁环的磁系统,因此在行波管磁系统实验测试基础上,提出了双面带极靴的开口磁环体积等效概念：将开口磁环等效为相等体积磁性材料的2维轴对称磁环,两者都双面带极靴时轴上的磁场值相等。使用2维电磁计算软件FEMM计算了采用该等效模型后的周期磁聚焦系统的轴上磁场值,计算结果与带有开口磁环的实际系统测试值符合良好,两者相差仅3×10^-3 T。该2维等效模型能代替开口磁环进行计算。     

Accurate analysis of arbitrarily-shaped helical groove waveguide

This paper presents a theory on accurately analysing the dispersion relation and the interaction impedance of electromagnetic waves propagating through a helical groove waveguide with arbitrary groove shape, in which the complex groove profile is synthesized by a series of rectangular steps. By introducing the influence of high-order evanescent modes on the connection of any two neighbouring steps by an equivalent susceptance under a modified admittance matching condition, the assumption of the neglecting discontinuity capacitance in previously published analysis is avoided, and the accurate dispersion equation is obtained by means of a combination of field-matching method and admittance-matching technique. The validity of this theory is proved by comparison between the measurements and the numerical calculations for two kinds of helical groove waveguides with different groove shapes.     

有限开敞介质光子晶体的模式及其带结构分析

针对光子晶体在行波管中的应用,对有限开敞介质光子晶体的模式和带结构进行了分析和计算. 分析表明,有限开敞介质光子晶体中所能存在的模式包括EH和HE混合模式,如果是二维光子晶体,还存在E模式,E₁模式即为无限光子晶体中的E极化. 计算表明,被用作行波管慢波电路的光子晶体可以不必拥有完全带隙,而只需要具有带间隙即可. 关键词： 光子晶体 本征值方程 行波管 带结构     

椭圆手征波导的传输特性

首先给出了填充手征媒质的一般柱结构中耦合波方程的解耦过程,然后根据完备本征函数展开对椭圆手征波导中的混合模式进行了详细分析,给出具体的场表达式及色散关系.指出在与椭圆结构相关的耦合问题中,不仅存在TE与TM模式之间的耦合,还存在偶型模与奇型模式的耦合.通过数值计算对椭圆离心率以及手征导纳对色散特性的影响进行了讨论. 关键词： 椭圆手征波导 马丢函数 模式分裂     

脊加载椭圆波导的多项式表示分析方法

采用Rayleigh-Ritz方法和多项式表示对脊加载椭圆波导的传输特性进行了分析.数值计算与电磁仿真软件结果能很好地符合.研究了不同尺寸对脊波导带宽的影响，对这类结构的优化具有指导意义.     

非截面二维光子晶体排列矩形波导的全模式分析

在对周期性结构进行谐波分析的基础上，导出了非截面二维光子晶体排列矩形波导的本征值方程. 基于此方程，可以对该类光子晶体波导的所有可能模式进行分析. 分析认为，非截面二维光子晶体排列矩形波导内能存在的模式包括E_(y)，TE_y，H_(y)和TM_y模式；改变波导高度，可以实现E_(y)模式和H_(y)模式与其他模式通带的完全分离. 然而改变任一结构参数，都不能使E_(y)和H_(y)的各个模式通带，以及E_(y)1模式和H_(y)1模式的通带完全隔离. 波导单模工作的带宽由E_(y)1和E_(y)2模式的低端截止频率决定. 关键词： 波导 光子晶体 本征值方程 模式     

周期凸起磁场聚焦带状电子注的3维粒子模拟

 从麦克斯韦方程出发，分析了带状电子注在螺线管磁场中传输时Diocotron模形成的原因；对周期凸起磁场(PCM)聚焦下的电子受力进行分析，分析表明PCM磁场能够抑制Diocotron模。结合理论分析，利用3维粒子模拟程序， 对Diocotron模的形成进行了研究，并利用了PCM磁场聚焦带状电子注，抑制Diocotron模。通过粒子模拟研究了磁场大小对PCM磁场抑制Diocotron模的影响，结果表明：磁场减少导致空间电荷力和磁力需要平衡，其侧面包络变厚。     

一种折叠波导行波管大信号互作用理论

基于速度调制原理,发展得到了一种适用于折叠波导行波管的大信号理论．这个大信号理论将相位进行离散,将电子束根据相位离散为具有不同初始相位的宏粒子,计算每一电子束通道和电磁波通道相重合处电磁波对宏粒子的调制作用和能量交换,从而得到线路波的增长．与粒子模拟结果相比,该大信号程序所预言的输出功率误差在10％以内,饱和长度误差在15％以内．该方法可用于折叠波导行波管的设计计算和分析．     

一种宽带瓦量级交错双栅脊波导返波振荡器的研究

为满足太赫兹领域对大功率、宽带宽的太赫兹辐射源的需求,提出了一种新型交错双栅脊波导（RDSG）慢波结构。设计并优化了交错双栅脊波导返波振荡器的高频结构,同时对交错双栅脊波导和常规交错双栅的高频特性进行了仿真和对比,结果表明：当二者相速度接近时,交错双栅脊波导拥有更宽的“冷”通带带宽和更高的耦合阻抗。PIC仿真结果表明,在1 THz频段,交错双栅脊波导返波振荡器拥有超过175 GHz的可调谐带宽以及1.1 W的输出功率,比相同工作条件下的常规交错双栅结构输出功率了提高34%～42%。