回旋行波管介质加载结构色散特性测量实验

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1、第31卷第6期微波学报Vol．31No．62015年12月JOUＲNALOFMICＲOWAVESDec．2015文章编号:1005-6122(2015)06-0027-04DOI:10．14183/j．cnki．1005-6122．201506007*回旋行波管介质加载结构色散特性测量实验研究王峨锋曾旭孙昊冯进军朱世秋(中国电子科技集团公司第12研究所，微波电真空器件国家级重点实验室，北京100015)摘要:文章研究了回旋行波管介质加载高频结构中TE01模式色散特性的测试方法，给出了测试结果并和理论计算进行比较，

2、根据测试结果分析了色散特性对回旋行波管输出特性的影响，同时预测了互作用的输出特性并和实际测试结果进行了比较。关键词:回旋行波管，介质加载，色散特性，测量方法ExperimentalStudyonMeasuringMethodofDispersionCharacteristicforDielectricLoadedGyro-TWTWANGE-feng，ZENGXu，SUNHao，FENGJin-jun，ZHUShi-qiuth(The12ＲesearchInstituteofCETC，NationalKeyLabo

3、ratoryofScienceandTechnologyonVacuumElectronics，Beijing100015，China)Abstract:Inthispaper，themeasuringmethodofTE01modedispersioncharacteristicfordielectricloadedgyro-TWThasbeenstudied．Theresultshasbeenachievedandcomparedtotheoreticalcalculation．Theinfluenceofd

4、ispersioncharac-teristicofthegyrotrontravelingwavetubetotheoutputcharacteristicsalsohasbeenanalyzed．Thetestresultspredicttheoutputcharacteristicsofinteraction，whichisalsocomparedtothehot-testresults．Keywords:Gyro－TWT，dielectricloaded，dispersioncharacteristics

5、，measurement如图1所示，可将波导横截面分为介质区域和真空引言波导区域，然后在每个区域用位函数法求解场方程，［5］介质加载结构作为回旋行波管的互作用结最后利用边界场匹配方法求得色散方程:［1-4］构，可以很好地抑制振荡模式，工作性能稳定。［yJ'm(x)Gm(y)－xJm(x)G'm(y)］·在这种结构中波的色散特性相对于在理想波导中的1［yJ'm(x)Fm(y)－xJm(x)F'm(y)］+色散特性会发生较大改变［5］。本文利用改变高频εr2222结构的长度从而改变相位的原理，对加载介质(ε=(γm)

6、(y－x)Jm(x)Fm(y)Gm(y)=0(1)22225+11j)高频结构的TE模式色散特性的测量方法εrxyωε0μ001式中，进行了研究。将测试结果和理论计算结果进行了比2222x=(kc1rd)，y=(kc2rd)较，通过电子注的同步色散关系曲线，对采用此高频222结构的回旋行波管的带宽和工作参数进行了预测，kc1=k1+γ(γ=α+jβ)222并和实际测试结果进行了对比。kc2=k2+γ(γ=α+jβ)222ω1介质连续加载波导色散方程理论k1=ωε0εrμ0μr=2c222ω如图1所示，因为工作模式

7、定为TE01模，所以考k2=ωε0εrμ0μr=2εrc虑采用部分介质连续加载的圆波导的情况，I区为因为γ为复数，所以(1)式为含复宗量贝塞尔真空区域，II区为介质加载区域。函数的超越方程，只能进行数值计算。为了得到部分介质连续加载波导的色散方程，*收稿日期:2015-05-08;修回日期:2015-10-2028微波学报2015年12月对于圆对称模式，即m=0，由(1)式可得:1J'0(x)1G'0(y)－=0xJ0(x)yG0(y)(2){11J'0(x)1F'0(y)－=0εrxJ0(x)yF0(y)(2)

8、式相当于部分介质连续加载波导中TE波及TM波单独存在时的色散特性，这就说明在m=0的情况下TE0n模及TM0n模可以单独存在。此时，求解(2)式可以得到表征不同混合模式图3TE01模式转换器电场分布图的特征根γmn=αmn+jβmn。通过介质层的边界条+jβmn，被测试衰减材料介电常数ε=25+11j，根据件，可以求出混合模式中的电场和磁场分量的幅值，(2)式计算得到衰减