開(kāi)槽波導3次諧波回旋行波放大管非線(xiàn)性理論與數值模擬

圖6　不同磁場(chǎng)失諧率下，(a)飽和增益及(b)飽和效率隨頻率變化的關(guān)系(s=3,π mode,I=6A,V=60kV,α=1.3)

　　圖7為在不同磁場(chǎng)失諧率下飽和效率隨諧波次數的變化關(guān)系.由圖表明，飽和效率隨諧波次數的增大而降低，B0/Bg值越低，諧波次數對飽和效率的影響越大.

圖7　飽和效率隨諧波次數的變化關(guān)系(π mode,I=6A,V=60kV,α=1.3,ω/ωc=γz,rL/a=0.7)

　　圖8所示為不同諧波次數下飽和效率隨頻率的變化關(guān)系.圖示表明諧波次數對飽和帶寬有較大影響.在圖示條件下，諧波次數從2增大到4時(shí)，飽和帶寬從10.3%減小到5.7%.

圖8　不同諧波次數下飽和效率隨頻率的變化關(guān)系(π mode,I=6A,V=60kV,α=1.3,B0/Bg=0.99,ω/ωc=γz,rL/a=0.7)

五、結束語(yǔ)
　　本文在單模和未考慮空間電荷效應及波導壁損耗的情況下，對95GHz3次諧波回旋行波管注波互作用進(jìn)行了數值計算，得出了一些重要的互作用規律.研究結果表明，開(kāi)槽波導高次諧波回旋行波管能在較低的磁場(chǎng)下和較寬的頻帶范圍內，獲得較高的互作用效應.高次諧波互作用降低了管子對磁場(chǎng)的要求，使采用永久磁鐵成為可能，但諧波次數的增高會(huì )削弱注波互作用效率和帶寬.由于在π模式中，高頻場(chǎng)能量主要集中于高次諧波項中，而在2π模式中，能量主要集中于零次諧波項中，因此，π模式較2π模式更有利于高次諧波放大.適當降低磁場(chǎng)失諧率B0/Bg的值，有利于提高飽和互作用效率，但飽和增益及帶寬卻有所降低.適當提高橫縱向速度比值(V⊥/Vz)、電流值以及輸入功率，有利于帶寬、增益和互作用效應的提高.另外，速度零散對注波互作用亦有較大影響，隨著(zhù)速度零散的增加，注波互作用效率、增益都有所降低.