同軸膜片加載圓波導(dǎo)色散特性研究

滕 平

（西華師范大學(xué) 物理與電子信息學(xué)院，四川 南充 637002）

1 行波管的發(fā)展趨勢

行波管的發(fā)展趨勢之一是向著大功率和寬頻帶的方向發(fā)展，而尋找新型的慢波結(jié)構(gòu)則是解決該問題的關(guān)鍵技術(shù)之一。在常規(guī)行波管中，普遍使用的兩大類慢波結(jié)構(gòu)（螺旋線和耦合腔）已難以滿足需要，特別是在毫米波段，二者固有的缺陷限制了它們的應(yīng)用，探索新型全金屬慢波線是目前行波管發(fā)展的一個重要方向，周期加載波導(dǎo)作為一種傳統(tǒng)的慢波線，特別是應(yīng)用在相對論行波管、返波管中，一直受到行波管研制者的關(guān)注，其中得到最廣泛應(yīng)用的是圓盤加載波導(dǎo)和波紋波導(dǎo)。文章對同軸膜片加載圓波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)進行了分析，得到其色散方程。

2 同軸膜片加載圓波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)

2.1 各區(qū)場的分析

2.2 界匹配條件及色散方程

應(yīng)用匹配條件得到其色散方程

2.3 數(shù)值模擬及分析

為了驗證以上推導(dǎo)的合理性，我們除了通過對式（2）進行數(shù)值計算，結(jié)構(gòu)尺寸（mm）：ra=7.3，rb=16.7，rc=25.6，L=10.5，同時還利用三維電磁仿真軟件HFSS對同軸膜片加載結(jié)構(gòu)進行模擬計算來比較判斷。圖1給出了比較的結(jié)果。圖1中實線是（2）的求解結(jié)果，而圓點則代表HFSS模擬值。與模擬結(jié)果相比，它們的差別也微乎其微，可以認(rèn)為吻合良好，從而證明對色散的推導(dǎo)過程是正確有效的。

圖1

3 結(jié)語

分析了一種同軸膜片加載圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，用加載區(qū)的場匹配條件以及中心互作用區(qū)與加載區(qū)的場匹配條件，獲得這種同軸膜片加載圓波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)的色散方程。

[1]王文祥，余國芬，宮玉彬.行波管慢波系統(tǒng)的新進展-全金屬慢波結(jié)構(gòu)[J].真空電子技術(shù)，1995，（5）：30-36.

[2]Kimura T，Alberti S，Danly B G，Temkin R J Particle Accelerator Conference 1993，302：127-287.

[3]Henoch B T.Investigations of the Disk2Loaded and Helical Waveguide[J].Trans Royal Inst of Technology，1958，129：1-83.