等离子体填充相对论行波管

相对论行波管是近20年来发展起来的一种重要的高功率微波器件,它利用电子注中的慢空间电荷波与结构波发生同步互作用来实现高频信号放大.近年来研究发现,当在微波器件中填充了等离子体以后,器件的输出功率和互作用效率得到显著提高,同时等离子体还可改善电子注的传输质量,甚至取消笨重的外加磁场.综述了等离子体填充相对论行波管的研究背景和国内外的发展概况,报道了该类器件在理论和实验研究两个方面的最新进展,具体分析了等离子体加载两种慢波结构--波纹波导和螺旋线中电磁波传播的色散方程,预测了该类器件的发展趋势,提出了一些建议.     

多注行波管高频特性三维软件模拟

文章利用CST-MWS和MAFIA 2种软件对多注行波管慢波系统进行了较全面地模拟分析,其中包括建立多注行波管慢波结构模型,得到其电场分布图并计算了腔体品质因数。同时模拟计算了多注行波管慢波系统色散特性和耦合阻抗,得到了相移-频率曲线和耦合阻抗曲线,与理论分析相比,高频特性的三维软件模拟结果较好。     

电磁波在填充非线性左手介质平板波导中的传播

对填充非线性左手介质理想导体平板波导中横电波(TE波)进行了理论分析,得到其电磁场分布和色散方程.通过数值计算,给出了部分TE波低次模的色散关系曲线.结果表明,当电磁波频率为4～6GHz时,介质的电容率和磁导率都为负;电磁波在此种波导中的各次模的色散程度随电磁波频率的增大而近似线性增大;在板间距离相同时,低次模的色散比高次模的色散大;随着板间距离的增大,电磁波在波导中的相速度线性增大;当电磁波的频率一定时,波导的色散程度随波导两板间距离增大而线性增大.     

光子晶体耦合腔波导中的慢光特性研究

研究了二维光子晶体耦合腔波导的慢光传输特性.利用平面波展开法分析不同结构的耦合腔波导的色散曲线.分析发现,光子晶体耦合腔波导的慢光特性与点缺陷微腔的几何尺寸有关.通过调制点缺陷的半径可以改变慢光导模的中心频率.另外发现,点缺陷微腔间距也是影响耦合腔波导慢光特性的重要参数.增大距离n,零色散点导模的群速度明显下降,可以获得群速度为0.005c的慢光模式,而导模的中心频率变化不大.该分析结果为设计不同要求的慢光波导结构提供重要参考.     

波在密度周期变化等离子体圆波导中的传播特性

电磁波与等离子体之间的相互作用是等离子体电子学和高功率微波器件研究的重点,加载等离子体可以大幅度提高微波器件的输出功率和效率.该文提出了一种加载密度周期变化等离子体圆波导的周期慢波结构,即加载密度轴向正弦变化等离子体圆波导的介质周期慢波结构,并研究了电磁波在该介质结构中的传播特性,根据严格的理论推导,得出电磁波在其中传播的色散方程并进行了数值计算和分析.     

相对论直线电子注与慢波相互作用系统的色散关系的研究

研究了相对论直线电子注与介质中的慢波相互作用系统的色散关系.研究表明当电子注的速度超过介质中电磁波的相速度时有不稳定性产生.通过冷流体近似的办法,在小信号极限下得到了色散关系的方程式增长率以及空间增长率的解析表达式.这种特有的色散关系的研究对研制一种新型的微波致密大功率输出器件具有一定的理论指导意义.     

有限磁场作用下等离子体填充螺旋线慢波结构的色散分析

将等离子体填充的螺旋线慢波结构置于一纵向有限磁场中,考虑到磁化等离子体和介质的作用,该系统沿径向分为两个区域.采用螺旋导电面模型,利用已导出的慢波结构色散方程,数值计算了在不同的等离子体密度和磁场强度条件下,螺旋线慢波结构的色散特性,并对数值计算的结果进行了详细的分析.     

一种快速分析周期性慢波结构色散特性的方法

分析了周期性慢波结构中的场分布特点,提出了一种利用粒子模拟软件Magic快速分析周期性慢波结构色散特性和描绘色散曲线的方法.以一个具体的慢波结构为实例,详细介绍这种方法的操作过程,并结合周期性慢波结构的场分布特点及其他电磁理论分析这种方法的原理,理论证明它的可行性.这种方法尽管有一定的误差,但是其操作简单而迅速,在进行一些微波电子器件的初步设计工作当中有一定的实际意义.     

H波在加载周期变化等离子体波导中的色散特性

电磁波与等离子体之间的相互作用是等离子体电子学和高功率微波器件研究的重点,加载等离子体可以大幅度提高微波器件的输出功率和效率.提出了一种加载密度周期变化等离子体圆波导的周期慢波结构,并研究了H波在该介质结构中的传播特性,根据严格的理论推导得出H波在其中传播的色散方程并进行了数值计算和分析.     

等离子体对微带电磁波传输的影响

研究了微带线间隙填充均匀等离子体层对电磁波传输的影响. 得到了在大小两种间隙下等离子体频率(密度)、电子碰撞频率、等离子体厚度和宽度等参数与电磁波传输效率的关系. 仿真结果表明,对给定微带间隙,较高频率电磁波将无损或低损通过间隙,而较低频率电磁波被截止. 填充一定密度等离子体后,被截止的低频电磁波可以通过间隙,其传输效率随等离子体密度(频率)增大而增大,随碰撞频率增大而减小,而且间隙等离子体应具有适当的宽度和厚度. 等离子体在高频段产生一个衰减峰,其位置与等离子体频率成正比,但与碰撞频率无关. 利用等离子体可以控制微带线上电磁波的传输.