開槽波導3次諧波回旋行波放大管非線性理論與數值模擬
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四、結果與討論
表1給出了互作用電路參數，各圖表曲線相關參數見相應圖表標注.圖3給出了驅動功率為20W情況下，效率與電子速度比值α的關系.圖中B0、Bg分別為直流磁場和共振點磁場，ω為高頻場頻率，ωc為波導截止頻率.由于在回旋行波管中波的能量取自于電子的橫向能，又由于當α值增大，電子的橫向能量以及回旋半徑也隨著增大，因此互作用效率也就隨著α增大而增大.但當α增大到一定值后，注波互作用達到飽和，同時由于電子注回旋半徑過大，電子在波導壁上產生截獲，這樣互作用效率又隨α值增大而減小.
| 內半徑 | 1.024mm |
| 外半徑 | 1.465mm |
| 電路長度 | 87.9mm |
| 注電壓 | 60kV |
| 注電流 | 6A |
| α | 1.3 |
| 直流磁場 | 11.674kG |
| 高頻場模式 | π |
| 諧波次數 | 3 |
| 工作頻率 | 95.08GHz |
| 模擬結果 | |
| 飽和效率 | 22.8% |
| 飽和輸出功率 | 82kW |
| 飽和增益 | 36.15dB |
圖3 效率與電子注速度比值α的關系(s=3,πmode,I=6A,V=60kV,ω/ωc=1.032， 圖4所示為飽和效率、飽和增益與B0/Bg值之間的關系，虛線為飽和增益曲線.圖中γz為縱向速度分量的相對論因子.圖示表明，一方面，降低B0/Bg值，有助于提高飽和互作用效率，但B0/Bg值不能太低，否則失諧加重，注波互作用難以達到同步，飽和效率便會迅速降低；另一方面，增加B0/Bg的值卻有利于提高飽和增益.總的來說，磁場失諧率的選擇應在效率和增益之間作優化折衷.
圖4 飽和效率及增益與B0/Bg值的關系(s=3,π mode,I=6A,V=60kV,ω/ωc=γz, 圖5所示電流分別為3A、6A和9A情況下(a)飽和效率、(b)飽和增益隨頻率變化的關系.可以看出飽和效率、飽和增益以及飽和帶寬都隨電流的增長而有所增加.在6A和圖示情況下，飽和帶寬為7%，電流為3A增大到9A時，飽和帶寬從4.6%增大到8.3%. |
圖5 不同電流下，(a)飽和效率(b)飽和增益隨頻率變化的關系(s=3,π mode,V=60kV,α=1.3,B0/Bg=0.99) 相關推薦技術專區 |
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