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五折叠螺旋波纹波导色散特性研究

王峨锋 王哲远 雷子涵 李宁 赵其祥 雷朝军 曾旭 冯进军

王峨锋, 王哲远, 雷子涵, 等. 五折叠螺旋波纹波导色散特性研究[J]. 强激光与粒子束. doi: 10.11884/HPLPB202537.250183
引用本文: 王峨锋, 王哲远, 雷子涵, 等. 五折叠螺旋波纹波导色散特性研究[J]. 强激光与粒子束. doi: 10.11884/HPLPB202537.250183
Wang Efeng, Wang Zheyuan, Lei Zihan, et al. Study on the dispersion characteristics of a five-fold helical corrugated waveguide[J]. High Power Laser and Particle Beams. doi: 10.11884/HPLPB202537.250183
Citation: Wang Efeng, Wang Zheyuan, Lei Zihan, et al. Study on the dispersion characteristics of a five-fold helical corrugated waveguide[J]. High Power Laser and Particle Beams. doi: 10.11884/HPLPB202537.250183

五折叠螺旋波纹波导色散特性研究

doi: 10.11884/HPLPB202537.250183
详细信息
    作者简介:

    王峨锋,zhuwang9428@sina.com

    通讯作者:

    王哲远,zhangchao@tsinghua.edu.cn

  • 中图分类号: O451

Study on the dispersion characteristics of a five-fold helical corrugated waveguide

  • 摘要: 回旋行波管在毫米波雷达、通信、电子对抗、深空探测等方面有重要应用。对于大回旋状态下的电子注,只与$ \mathit{s}=\mathit{m} $的模式相互作用,其中,s为谐波次数,m为模式的角向指标,利于模式竞争的抑制。为了研究螺纹起伏参数和螺纹周期的改变对于工作模式1曲线的影响,本文利用阻抗微绕法,通过波耦合方程,得到五折叠Q波段螺旋波纹波导的传输耦合方程,分析了五折叠Q波段螺旋波纹波导模式耦合规则,并给出其色散方程,对色散方程进行数值求解,得到五折叠Q波段螺旋波纹波导的色散曲线,通过分析色散特性可知,在波导中有3个本征模式,模式1和2、3模基本完全分离,选取模式1为工作模式,在42~47 GHz的范围内和电子注模式可以在较宽的范围内相切,不仅极大地拓展了互作用带宽,还可抑制模式竞争。
  • 图  1  五折叠螺旋波纹波导截面示意图及螺旋波纹波导边界示意图

    Figure  1.  Schematic of the cross-section of a five-folded spiral corrugated waveguide and schematic diagram of spiral ripple waveguide boundary

    图  2  五折叠螺旋波纹波导高频结构示意图及场分布图

    Figure  2.  Schematic diagram and field distribution of high-frequency structure of five-folded spiral corrugated waveguide

    图  3  Q波段五折叠螺旋波纹波导色散曲线图

    Figure  3.  Dispersion diagram of Q-band spiral ripple waveguide gyratory traveling wave tube

    图  4  Q波段五折叠螺旋波纹波导色散曲线图与电子注回旋模式图

    Figure  4.  Dispersion diagram of Q-band spiral ripple waveguide gyratory traveling wave tube

    表  1  螺旋波纹波导模式耦合结果

    Table  1.   Coupling results of spiral ripple waveguide modes

    Coupling results in waveguide
    TE21(m1=−2)
    left-handed forward wave
    TE31(m2=3) right-handed forward wave
    TE31(m2=3) right-handed backward wave
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  • [1] 胡银富, 冯进军. 用于雷达的新型真空电子器件[J]. 雷达学报, 2016, 5(4): 350-360 doi: 10.12000/JR16078

    Hu Yinfu, Feng Jinjun. New vacuum electronic devices for radar[J]. Journal of Radars, 2016, 5(4): 350-360 doi: 10.12000/JR16078
    [2] 郑新, 刘超, 杨明. 大功率毫米波雷达及器件新技术研究[J]. 微波学报, 2020, 36(1): 62-66

    Zheng Xin, Liu Chao, Yang Ming. Research on new technology of high power millimeter wave radar and devices[J]. Journal of Microwaves, 2020, 36(1): 62-66
    [3] Thumm M. History, presence and future of gyrotrons[C]//2009 IEEE International Vacuum Electronics Conference. 2009: 37-40.
    [4] Yang Jintao, Wang Efeng, Lei Chaojun, et al. Research on a Ka-band large-orbit gyro-TWT with periodic dielectric-loaded structure[J]. Electronics Letters, 2024, 60: e13068. doi: 10.1049/ell2.13068
    [5] 杨锦涛. Ka波段大回旋电子注周期性介质加载结构回旋行波管研究[D]. 北京: 中国电子科技集团公司电子科学研究院, 2024

    Yang Jintao. Research on a a Ka-band large-orbit gyro-TWT with periodic dielectric-loaded structure[D]. Beijing: Institute of Electronic Science and Technology of China Electronics Technology Group Corporation, 2024
    [6] Lei Z, Wang E, Yang J, et al. The comparative study of Gyro-TWT in large-orbit and small-orbit at second harmonic at Ka-band[C]//2024 IEEE International Conference on Plasma Science (ICOPS). 2024: 1.
    [7] Denisov G G, Bratman V L, Phelps A D R, et al. Gyro-TWT with a Helical operating waveguide: new possibilities to enhance efficiency and frequency bandwidth[C]//Proc. 21st Int Con infrared and Millimeter Waves. 1997: 289-290.
    [8] Denisov G G, Bratman V L, Cross A W, et al. Gyrotron traveling wave amplifier with a helical interaction waveguide[J]. Physical Review Letters, 1998, 81(25): 5680-5683. doi: 10.1103/PhysRevLett.81.5680
    [9] 王峨锋. 螺旋波纹波导回旋行波管[D]. 成都: 电子科技大学, 2006

    Wang Efeng. Gyrotron traveling wave tube amplifier with the helical wave guide[D]. Chengdu: University of Electronic Science and Technology, 2006
    [10] 黄宏嘉. 微波原理(卷Ⅰ)[M]. 北京: 科学出版社, 1963: 69-110

    Huang Hongjia. Microwave principles (Volume I)[M]. Beijing: Science Press, 1963: 69-110
    [11] 王峨锋, 李宏福, 李浩, 等. 螺旋波纹波导研究[J]. 物理学报, 2005, 54(11): 5339-5343 doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2005.11.061

    Wang Efeng, Li Hongfu, Li Hao, et al. Study of the helical wave-guide[J]. Acta Physica Sinica, 2005, 54(11): 5339-5343 doi: 10.3321/j.issn:1000-3290.2005.11.061
    [12] 钱景仁. 缓变参数不规则波导理论的补充及其应用[J]. 电子学报, 1963(1): 43-50

    Qian Jingren. Supplement to the theory of slow-varying number of irregular waveguides and its applications[J]. Acta Electronica Sinica, 1963(1): 43-50
    [13] 钱景仁, 来芒, 黄宏嘉. 阻抗微扰概念在计算中继圆波导不规则性中的应用[J]. 电子学报, 1965(1): 67-72

    Qian Jingren, Lai Mang, Huang Hongjia. The concept of impedance-perturbation as applied to geometrical imperfections in circular waveguides in radio relay system[J]. Acta Electronica Sinica, 1965(1): 67-72
    [14] 王哲远. Q波段无超导五折叠螺旋波纹波导回旋行波管研究[D]. 2022

    Wang Zheyuan. Q-band superconductivity-free five-fold spiral corrugated waveguide rotary traveling wave tube[D]. 2022
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-06-25
  • 修回日期:  2025-08-19
  • 录用日期:  2025-07-30
  • 网络出版日期:  2025-09-02

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