基于T形四周期谐振慢波结构的X波段高功率微波产生技术的理论与仿真

作     者：骆新耀 薛宇哲 徐彻 杜创洲 刘庆想 Luo Xin-Yao;Xue Yu-Zhe;Xu Che;Du Chuang-Zhou;Liu Qing-Xiang

作者机构：西南交通大学物理科学与技术学院成都610031 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2024年第73卷第9期

页      面：95-102页

核心收录：

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

基　　金：中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:2682023CX076) 高功率微波技术创新工作站开放课题(批准号:W031229901) 四川省自然科学基金(批准号:24NSFSC7256)资助的课题 

主　　题：高功率微波 扩展互作用 慢波结构 渡越辐射振荡器 

摘      要：优化设计了T形四周期谐振慢波结构,并进行了高频理论分析.利用镜像法将T形波导单元进行脊波导化等效设计,并通过等效电路分析了等效脊波导的高频特性,由此进行T形波导的谐振频率与结构解析理论分析.在此基础上构造了T形四周期谐振慢波结构,对该结构进行色散特性分析,确定谐振模式和频率,得到了模式同步电压范围.最后基于提出的T形周期谐振慢波结构进行对应的相对论扩展互作用辐射源的仿真验证.通过三维粒子仿真模拟分析及优化设计,在448 kV注电压、400 A注电流和0.4 T的均匀轴向磁场条件下,得到了频率为9.8 GHz、平均输出功率71.4 MW的高功率微波,对应电子效率为39.8%.本文提出的以T形波导为单元的新型谐振慢波结构有效地利用较少周期实现高效率、高功率微波产生,为高功率微波科学提供了有效的高频结构的紧凑化方案.