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開槽波導(dǎo)3次諧波回旋行波放大管非線性理論與數(shù)值模擬

作者: 時間:2010-12-28 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

四、結(jié)果與討論
  表1給出了互作用電路參數(shù),各圖表曲線相關(guān)參數(shù)見相應(yīng)圖表標(biāo)注.圖3給出了驅(qū)動功率為20W情況下,效率與電子速度比值α的關(guān)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為截止頻率.由于在行波管中波的能量取自于電子的橫向能,又由于當(dāng)α值增大,電子的橫向能量以及半徑也隨著增大,因此互作用效率也就隨著α增大而增大.但當(dāng)α增大到一定值后,注波互作用達到飽和,同時由于電子注半徑過大,電子在壁上產(chǎn)生截獲,這樣互作用效率又隨α值增大而減小.

表1 參數(shù)與結(jié)果

內(nèi)半徑1.024mm
外半徑1.465mm
電路長度87.9mm
注電壓60kV
注電流6A
α1.3
直流磁場11.674kG
高頻場模式π
次數(shù)3
工作頻率95.08GHz
結(jié)果 
飽和效率22.8%
飽和輸出功率82kW
飽和增益36.15dB

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圖3 效率與電子注速度比值α的關(guān)系(s=3,πmode,I=6A,V=60kV,ω/ωc=1.032,
   B0/Bg=0.99)

  圖4所示為飽和效率、飽和增益與B0/Bg值之間的關(guān)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(yīng)在效率和增益之間作優(yōu)化折衷.

t137-2.gif (2868 bytes)

圖4 飽和效率及增益與B0/Bg值的關(guān)系(s=3,π mode,I=6A,V=60kV,ω/ωc=γz,
   α=1.3)

  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(guān)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%.

t137-3.gif (5432 bytes)

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圖5 不同電流下,(a)飽和效率(b)飽和增益隨頻率變化的關(guān)系(s=3,π mode,V=60kV,α=1.3,B0/Bg=0.99)



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