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《漸變段傾角對(duì)漸變復(fù)合腔特性影響的分析new》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、第18卷第5期強(qiáng)激光與粒子束Vol.18,No.52006年5月HIGHPOWERLASERANDPARTICLEBEAMSMay,2006文章編號(hào):1001-4322(2006)05-0859-03漸變段傾角對(duì)漸變復(fù)合腔特性影響的分析*喻勝,李宏福,牛新建(電子科技大學(xué)物理電子學(xué)院,成都610054)摘要:利用模式耦合理論,在考慮多模耦合的情況下,對(duì)漸變結(jié)構(gòu)復(fù)合腔進(jìn)行了冷腔分析,計(jì)算了H51-H52模式對(duì)下,各個(gè)模式的耦合及場(chǎng)幅值分布情況,分析了漸變段的傾角對(duì)漸變復(fù)合腔的Q值及場(chǎng)幅值分布的影響。研究表明:漸變段
2、的傾角對(duì)漸變結(jié)構(gòu)復(fù)合腔的高頻特性有很大的影響,特別是各模式的場(chǎng)分布及Q值,合適地選擇漸變角度,能使場(chǎng)幅值放大率比較大,這將有利于提高注-波互作用效率。關(guān)鍵詞:漸變結(jié)構(gòu)復(fù)合腔;漸變段傾角;Q值;模式耦合中圖分類號(hào):TN129文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A新型大功率毫米波、亞毫米波器件回旋管在國(guó)際上一直得到高度重視與蓬勃發(fā)展,采用高次諧波降低回旋管的工作磁場(chǎng),是回旋管的一個(gè)重要發(fā)展方向。高次諧波回旋管效率難以提高且模式競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題嚴(yán)重,漸變復(fù)合腔結(jié)構(gòu)是解決此問(wèn)題的一種方案,復(fù)合腔回旋管的研究也受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的極大重視。漸變復(fù)合腔,通過(guò)其
3、漸變段的模式耦合,而使腔內(nèi)模式鎖定為一對(duì)模式對(duì)H,從而抑制了其他模式,有利于解決模式競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)mn-Hmn'題。選擇適當(dāng)?shù)臐u變段亦成為漸變復(fù)合腔設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié),目前相關(guān)的分析報(bào)道還很少。本文利用耦合模理論,在考慮多模共存且相互耦合的情況下,對(duì)漸變復(fù)合腔進(jìn)行了冷腔分析,計(jì)算了H模式對(duì)下,各個(gè)模式51-H52的耦合及場(chǎng)幅值分布情況,分析了漸變段的傾角對(duì)漸變復(fù)合腔的Q值及場(chǎng)幅值分布的影響。利用該分析方法,對(duì)8mm波段及3mm波段的漸變復(fù)合腔回旋管進(jìn)行了高頻分析與設(shè)計(jì),為漸變復(fù)合腔回旋管的設(shè)計(jì)與研[1-3]制提供了參考依據(jù)。
4、1模式耦合理論本文所研究的注-波互作用腔如圖1所示,是漸變結(jié)構(gòu)復(fù)合腔,第Ⅰ與第Ⅱ小腔之間通過(guò)腔半徑漸變來(lái)連接以構(gòu)成復(fù)合諧振腔,這種腔有利于克服模式競(jìng)爭(zhēng),并能提高互作用效率。設(shè)計(jì)合適的腔體結(jié)構(gòu)尺寸,當(dāng)m≠0時(shí),可使腔在工作頻帶內(nèi)有單一的Hmn1-Hmn'1工作模式對(duì),且各模式的幅值分布與腔體的結(jié)構(gòu)尺寸密切相關(guān)。腔中的場(chǎng)可分解為橫向場(chǎng)E,H與縱向場(chǎng)E,H兩個(gè)部分,橫向場(chǎng)可表ttzz示為2(i)(i)=Et=ΣΣVmn(z)emn(r,φ)i=1mn(1)<2Fig.1Complexcavitywithgradualt
5、ransition(i)(i)圖1漸變結(jié)構(gòu)復(fù)合腔=Ht=ΣΣImn(z)hmn(r,φ)i=1mn(i)(i)式中:V表駐波電場(chǎng)幅值沿z的分布;I表駐波磁場(chǎng)幅值沿z的分布;求和號(hào)Σ包括腔中一切可能存在的模mnmnmn(i)(i)式;e,h為對(duì)應(yīng)均勻波導(dǎo)mn模的電場(chǎng)與磁場(chǎng)正交歸一化矢量波函數(shù),上標(biāo)i=1,2分別表示電波與磁波模,mnmn(i)[5]詳見文獻(xiàn)[4]。由傳輸線方程,可得到關(guān)于V(z)的二階微分方程(耦合波方程)mn2(i)(i)(i))(i)dVmn(i))2(i)d(lnZmnγmndVmn1da(i
6、')(i)(i')2=(γmnVmn+{-ΣΣVmn'C(mn)(mn')}+dzdzdzadzi'mn'(i')(i)(i')(i)(i)1daC(mn')(mn)dVmn'1da(i")(i')(i")ZmnγmnΣΣ(i')(i'){-+ΣΣVmn"C(mn')(mn")}+adzi'mn'Zmn'γmn'dzadzi"mn"*收稿日期:2006-04-18;修訂日期:2006-04-25基金項(xiàng)目:國(guó)防科技基礎(chǔ)研究基金資助課題作者簡(jiǎn)介:喻勝(1970-),男,副教授,博士,主要從事相對(duì)論電子學(xué)、回旋器件研究
7、;yush@uestc.edu.cn。860強(qiáng)激光與粒子束第18卷(i')221dadVmn'(i)(i')1da1da(i')(i)(i')ΣΣC(mn)(mn')+2-ΣΣVmn'C(mn)(mn')(2)adzi'mn'dz[adz(adz)]i'mn'(i)(1)(1)式中:a為波導(dǎo)半徑;da/dz為波導(dǎo)半徑隨軸向z的變化率;Z為相應(yīng)波型的波阻抗,對(duì)電波Z/jωε,對(duì)mnmn=γmn磁波Z(2)/γ(2);γ(i)為mn模式的電波(i=1)或磁波(i=2)沿z向的傳播因子,(γ(i))2(i))22;mn
8、=jωμmnmnmn=(kcmn-k(i)(i')C(mn)(mn')表示mn'模與mn模的耦合系數(shù)。腔中存在的電磁場(chǎng)在復(fù)合腔的入口及出口處,分別滿足向外輻射的條件(2)dVmn(z)(2)(2)=-γmnVmn(z)=0dz(3)<(i)dVmn(z)(i)(i)Σ+γmnVmn(z)=0dz=mn由式(2)可知,當(dāng)da/dz=0時(shí),各模式之間不發(fā)生耦合,只有當(dāng)da/d
