休斯型耦合腔电磁色散特性研究
耦合腔高频特性的单腔模型研究与应用
Ｆｉ ． Ｄｏ ｂｌ ａ ｉｙ ｍ ｏ ｅ ｆｃ ｕ ｌ ｄ ｃ ｖ ｔ ｌ ｗ～ ｖ ｔ ｕｃ ｕ ｅ ＣＣＳ Ｓ）ａ ｄ ｃ ｒ ｅ ｐ ｄ ｎ ｆ ｑ ａ ｉｐ ｒｏ ｏ ｎ ｒ ｏ ｄ ｔｏ ｇ １ ｕ ｅ ｃ ｖ ｔ ｄ ｌｏ ｏ ｐ ｅ ａ ｉｙ ｓｏ ｗａ ｅ ｓ ｒ ｔ ｒ （ Ｗ ｎ ｏ ｒ ｓ ｏｎ ｉ ｇ ｏ ｕ ｓ— ｅ ｉ ｄ ｂ ｕ ｄａ ｙ ｃ ｎ ｉｉ ｎ
界 条 件完 全相 同 ， 致 了 伪 解 的 出现 。本 文 建 立 了单 腔 仿 真模 型 ， 除 了 伪 解 存 在 的 边 界 条 件 ， 免 伪 解 的 出 导 消 避 现 。在 保 证 求 解 精 度 的基 础 上 ， 格 数 目减 少 了 ６ ， 计 算 时 间 缩 小 了 ５ ， 次 性 生 成 色 散 曲 线 和耦 合 阻 网 ２ 总 ６ 一 抗 曲线 ， 高 了 色 散 和耦 合 阻 抗 的 数 据 处 理 效 率 ， 高频 结 构 参 数 优化 提供 了更 有 效 的途 径 。采 用 单 腔 仿 真 模 提 为
是慢 波 系统 的重要参 量 ， 在耦 合 腔行波 管 的设 计 中具有 重要 的作 用 。对于耦 合 腔慢波 结构 的研 究 ， 等效线 路 有 法ｌ、 ＿ 场论 法 ＿ 和计算 机模 拟【 等多种 方 法 。由于避 免 了解 析模 型 中的假 设 条 件 ， ２ Ｊ ３ ４ 提高 了求解 精 度 ， 计算 机 软
１ 双 腔 模 型 中伪 解 的 出现 和 影 响
在 准周 期边 界条 件下 ， 立 的双腔模 型 如图 １所示 。在 应 用准 周期 边 界条 件 模拟 分 析 耦合 腔 结 构高 频 特 建
性时 ， 该方 法在求 解 过程 中会 出现伪 解 ， 图 ２ ａ 所 示 。在此 图 中， 表 示 归 一化 频率 ， 是 归 一化 相 移 。若 如 （） ｋ 按 经典 的色 散特 性 分析 方 法 ， 周 期边 界 条 件 法所 得 到 的空 间谐 波分 别 为 一 一２ 一 １ ０ １次 。但 这 与 图 ２ 准 ， ，，
mim波导耦合谐振腔系统中fano共振效应及其传感特性研究
MIM波导耦合谐振腔系统中Fano共振效应及其传感特性研究摘要表面等离极化激元（Surface plasmon polaritons,SPPs）为金属表面自由电子与入射光子相互作用产生的沿金属表面传播的电荷密度波，其具有突破光衍射极限的能力，使得在亚波长尺度对光进行操作成为可能。
随着研究的不断深入，基于SPPs的光子器件已经被广泛应用于光开关、滤波器、生化传感等领域。
基于金属-介质-金属（Metal-Insulator-Metal，MIM）波导的SPPs微纳传感器因具有体积小、灵敏度高和易于集成等优点引起了人们的广泛关注。
最近研究表明基于波导耦合谐振腔结构能够产生一些新颖的非线性光学效应，如Fano共振、电磁诱导透明。
Fano 共振效应是一种弱耦合作用，其对结构参量和周围介质的变化异常敏感。
因此，利用SPPs波导耦合谐振腔结构实现的Fano共振效应来设计高灵敏SPPs传感器是一种非常有希望的途径。
本论文基于耦合模理论（Coupled Mode Theory,CMT）和有限元方法（Finite element method,FEM），研究了MIM波导耦合谐振腔结构中的Fano共振现象，并设计了三种基于Fano共振效应的高灵敏折射率传感器，主要工作简述如下：1、设计了MIM波导耦合齿形和圆环形谐振腔结构，利用有限元方法仿真分析了该结构传播特性和折射率传感特性，结果在波导耦合谐振腔结构中产生了Fano共振。
研究结果表明该结构折射率灵敏度为1057nm/RIU，FOM值为1016。
基于耦合模理论详细分析了该耦合结构Fano共振的产生机理。
此外，设计了两种衍生结构，在衍生结构的透射光谱中观察到了多个Fano共振峰，进一步研究了衍生结构的稳态磁场分布与结构参数对Fano共振线型的影响。
2、设计了MIM波导耦合矩形和圆环形谐振腔结构，采用有限元方法研究了该结构的传播特性，结果在透射光谱中观察到了非对称的Fano共振线型。
矩形耦合腔行波管的研究
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矩形耦合腔行波管的研究
作者：曾文博胡强
来源：《现代电子技术》2012年第18期
摘要：为了得到高功率、高频率、大带宽的微波源，运用微波仿真软件CST对矩形耦合腔行波管这一新型的大功率器件进行了粒子模拟，得到了23.7kW的峰值输出功率，并且分析了行波管的工作电压与慢波系统的腔体数量对行波管工作特性的影响。
结果表明，矩形耦合腔行波管具有较高的功率承载能力。
关键词：矩形耦合腔；行波管；粒子模拟；微波仿真软件
中图分类号：TN124+.2—34文献标识码：A文章编号：1004—373X（2012）18—0165—03
引言
行波管是一种重要的大功率微波、毫米波电真空器件，自发明以来，在远距离通信、雷达等领域一直有着重要的应用价值。
常用的行波管有两种，一种是螺旋线行波管，一种是耦合腔行波管。
行波管的工作带宽和输出功率都是半导体器件难以企及的[1—4]。
在慢波系统的设计过程中，电磁仿真技术是减小设计时间，提高设计效率的有效方法，可以大大节约多次试验带来的成本压力。
本文采用CST微波工作室对矩形耦合腔慢波系统的色散曲线、耦合阻抗等冷腔特性进行了电磁仿真分析[5—6]。
分析了慢波系统的各个结构参数对电磁特性的影响，获得了慢波系统结构的优化参数。
1矩形耦合腔行波管的粒子模拟。
中科院 微波工程基础第六章.
P 是慢波系统传播的总功率, V是慢波系统中纵向电压 Ezsin(z)沿轴向相差g/4的积分： 2 g / 4 Ez Ez (6.6) V Ez sin( z )dz K 0 2 2 P
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第六章 快波与慢波 § 6.1 慢波
慢波的起源及其实现途径 1. 行波放大器件和直线加速器 同步条件: a. ep(释放能量), b. pe(吸收能量) 2. 宽频带放大要求和谐振式互作用结构的限制, 行波 放大(弱场强，长时间互作用,无严格频率限制)与谐振 结构(强场强, 短时间互作用,固有频率选择)的矛盾 3. 介质引入对慢波的作用和局限性:
慢波特性基本参量 1. 色散特性 同步要求ep或ep，电子才 能和波有效互作用，通常p随频 率而变，色散方程为：
f ( )
（6.1）
相速:
f ( ) p tg （6.2）
d df ( ) p tg （6.3） d d
群速:
0 0 r , C 2a r , C a r有限，介质引入将使截止波长变大, 需要减小尺寸避 免高次模式; C的增加将导致L的减少; 介质内静电荷 的积累可能导致二次电子倍增, 损耗和热不稳定性
p LC
1 2
1 2
TE10
TE20
r
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时域等效电路法求解耦合腔行波管色散特性的研究
（ ．清华 大学 工 程物理 系 ， １ 北京 １０ ８ ； ０ ０ ４ ６ １０ ） ２ ９０ ２ ．中国工程 物理 研究 院 应用 电子学研究所 ， 四川 绵 阳
摘要 ： 应用时域等效 电路法求解耦合 腔行波 管 的色 散特 性 ； 行波 管耦合 腔链 的等效 电路模 型出 从
１３ ０ ７
间切 开 （ 图 １中 ａ、 ） 分 周 期 的方 见 ｂ线 划 式［ ］这种方式将耦合槽一分为二 ， ２， 矗 导致等效 电路模型中电容电感等元件数 目的增加 。本文 划分结构 周期 时采 用从 ａｂ两 线处切开 的方 、 式， 这种方式的特点是保 留了耦合槽 的整体性 ， 可以减少等效电路模 型中元器件的数 目， 而 从 减少电路方程组中未知量的个数 。采用新划分 方式后的耦合腔行波管单周期等效 电路模型见 图 ２ 图 ２中各物理量的脚标 ｊ ， 表示行波管第 ｊ
化行波管的管型设计方式 。
注波互作用过程进行三维大信号模拟［ ］该方 ４； － ６ 法计算速度快 、 耗费计算时间少 ， 对行波管的设
１ 用 时 域 等效 电路 法 求解 耦 合腔 行 波 管 的色散特性
１ １ 等效 电路 模型 ．
耦合腔行 波管 的慢 波结构是 一个周期 结
收稿 日期 ：０ ６０ －１ ２０ －８２
解， 因此一直采用 Ｃ ｒｏ ｕｎ ｗ于 １ ６ 年提出的频 ９５ 域等效电路法［ 。然而 ， ２ ］ 频域方法 只能分析系 统的稳态情况 ， 无法分析瞬态过程 。因此， 近年 来提出了一种时域 等效 电路法［ ， ３ 应用该方法 ］
可以计算行波管的冷腔特性 ， 以对行波管的 可
学科前沿结课论文 行波管的原理及应用
2012年6月28日学科前沿结课论文：行波管的原理及应用指导教授：魏彦玉学号：2011043010010 姓名：陈天奇行波管（Travelling-Wave Tube）1943年，物理学家R.康夫纳在英国制出世界上第一只行波管，1947年美国物理学家J.皮尔斯发表对行波管的理论分析。
现代行波管已成为雷达、电子对抗、中继通信、卫星通信、电视直播卫星、导航、遥感、遥控、遥测等电子设备的重要微波电子器件。
行波管的特点是频带宽、增益高、动态范围大和噪声低。
行波管频带宽度（频带高低两端频率之差/中心频率）可达100％以上，增益在25～70分贝范围内，低噪声行波管的噪声系数最低可达1～2分贝。
行波管的原理行波管靠连续调制电子注的速度来实现放大功能的微波电子管。
在行波管中，电子注同慢波电路中行进的微波场发生相互作用,在长达6～40个波长的慢波电路中电子注连续不断地把动能交给微波信号场，从而使信号得到放大。
在行波管中，电子注与慢波电路中的微波场发生相互作用。
微波场沿着慢波电路向前行进。
为了使电子注同微波场产生有效的相互作用，电子的直流运动速度应比沿慢波电路行进的微波场的相位传播速度（相速）略高，称为同步条件。
输入的微波信号在慢波电路建立起微弱的电磁场。
电子注进入慢波电路相互作用区域以后，首先受到微波场的速度调制。
电子在继续向前运动时逐渐形成密度调制。
大部分电子群聚于减速场中，而且电子在减速场滞留时间比较长。
因此，电子注动能有一部分转化为微波场的能量，从而使微波信号得到放大。
在同步条件下，电子注与行进的微波场的这种相互作用沿着整个慢波电路连续进行。
这是行波管与速调管在原理上的根本区别。
行波管的结构行波管在结构上包括电子枪、慢波电路、集中衰减器、能量耦合器、聚焦系统和收集极等部分。
电子枪：电子枪的作用是形成符合设计要求的电子注。
聚焦系统使电子注保持所需形状，保证电子注顺利穿过慢波电路并与微波场发生有效的相互作用，最后由收集极接收电子注。
Ka波段耦合腔行波管的粒子模拟研究
合 良好 ，证 明 了设 计 方案 的 可 行 性 以 及 粒 子模 拟 能 较 准 确 地 对耦 合 腔 行 波管 的工 作 性 能进 行 估 计 。 关 键 词 耦合腔行 波管； Ｋ ａ 波段 ； 粒子模 拟； 重入式双交错梯形线； 慢 波结构 中图 分 类 号 Ｔ Ｎｌ ２ ４ ． ２ 文 献 标 志码 Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ Ｏ ． ３ ９ ６ ９ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ 【 ） ０ １ － ０ ５ ４ ８ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ５ ． ０ ０ ９
ｃ ｏ ｕ ｐｌ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ．ａ ３ ． Ｄ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＣＰＩ ’ ｓ Ｋａ — ｂａ ｎ ｄ ＣＣＴＷ Ｔ ｗａ ｓ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｅ ｄ．Ｔｈ ｅ ｐ ａ ｔｉ ｒ ｃ ｌ ｅ — ｉ ｎ ． ｃ ｅ ｌ ｌ
Ｖｌ ０ １ ． ４ ２ Ｎｏ． ５
Ｓ ｅ ｐ ． ２ ０１ ３
Ｋａ 波 段耦 合 腔 行 波 管 的粒 子模 拟 研 究
刘 洋 ，徐 进 ，刘 漾 ，赖 剑强，许 雄 ，沈 黄 民智 ，唐 涛， 魏彦玉，宫玉彬
（ 电子科 技大学 物理 电子学 院微波 电真 空器 件 国家级重 点 实验室 成都 ６ １ ０ ０ ５ ４ ）
ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍｅ ｄ ｔ ｏ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ｎ ｏ ｎ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｕ ｂ ｅ ． Ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｅ ｍｐ ｌ ｏ ｙ ｓ ｔ ｈ ｅ ｄ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ ｓ ｔ ａ ｇ ｇ ｅ ｒ ｅ ｄ
光子晶体耦合腔波导低色散慢光的研究
Байду номын сангаас
安 徽 师 范 大 学 学ｉ 报 （ 自然科学版 ） Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ａｎ ｈ ｕ ｉ Ｎｏ ｒ ｍａ ｌ Ｕｎ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ（ Ｎａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ）
Ｖ ｏ １ ． ３ ６ Ｎｏ ． １
３ ６卷第 １ 期
张 昌莘 ， 席
伟， 陆
霁 ： 光子晶体耦合腔波导低色散慢光的研究
光子晶体波导中慢光特性的实际应用 ． 因此近年来设计产生低群速度和低色散慢光的光子晶体波导成为 近几年 重要 的研究 课题 【 ＿ １ ．
ｒ】 、
为 了表征低 色散慢 光特征 ， 定义慢 光 的平 均群折 射率 ＝
∑ 和相应 的波长 带宽为 ＝ 一
一 ｒ Ｉ １ ｉ ； 群折射率平坦率 ＝
范 围 内为 低色散 慢光 区 ．
规定群折 射率平 坦率 ≤ １ ０ ％， 即群折 射率 ７ ／ 在（ １±１ ０ ％）
为 了比较不 同共振耦合腔波导在不 同波长范围的低色散慢光特性 ， 定义群折射率归一化带宽积 （ ｔ ｈ ｅ
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２—０ ８ —３ ０ 基金项 目： 国家 自然科学基金重大研究计 划项 目（ ９ １ １ ２ １ ０ １ ９ ） ； 广东省科技计划项 目（ ２ ０ １ ０ １ ３ ０ ８ ０ ７ ０ １ ０ ６ ６ ） ． 作者简 介： 张 昌莘 （ １ ９ ５ ６一） ， 男， 安徽芜湖人 ， 教授 ， 主要从事原子结构 的理论研究和光子晶体波导光传输特性的研究 ． 引用格式 ： 张昌莘 ， 席伟 ， 陆霁， 等． 光子晶体耦合腔波导低色散慢光的研究 ［ Ｊ ］ ． 安徽师范大学学报 ： 自然科学版 ， ２ ０ １ ３ ， ３ ６ （ １ ） ： ３ ０—３ ５
行波管的工作原理
行波管行波管是靠连续调制电子注的速度来实现放大功能的微波电子管。
在行波管中，电子注同慢波电路中行进的微波场发生相互作用﹐在长达6～40个波长的慢波电路中电子注连续不断地把动能交给微波信号场﹐从而使信号得到放大。
简介：【中文词条】行波管【外文词条】travelling-wave tube【英文缩略】TWT【作者】王直华编辑本段发展历史1943年﹐物理学家康夫纳﹐R.在英国制出世界上第一只行波管﹐1947行波管年美国物理学家J.皮尔斯发表对行波管的理论分析。
现代行波管已成为雷达﹑电子对抗﹑中继通信﹑卫星通信﹑电视直播卫星﹑导航﹑遥感﹑遥控﹑遥测等电子设备的重要微波电子器件。
编辑本段特点行波管的特点是频带宽﹑增益高﹑动态范围大和噪声低。
行波管频带宽度(频带高低两端频率之差/中心频率)可达100％以上﹐增益在25～70分贝范围内﹐低噪声行波管的噪声系数最低可达1～2分贝。
编辑本段原理在行波管中﹐电子注与慢波电路中的微波场发生相互作用。
微波场沿著慢波电路向前行进。
为了使电子注同微波场产生有效的相互作用﹐电子的直流运动速度应比沿慢波电路行进的微波场的相位传播速度(相速)略高﹐称为同步条件。
输入的微波信号在慢波电路建立起微弱的电磁场。
电子注进入慢波电路相互作用区域以後﹐首先受到微波场的速度调制。
电子在继续向前运动时逐渐形成密度调制。
大部分电子群聚于减速场中﹐而且电子在减速场滞留时间比较长。
因此﹐电子注动能有一部分转化为微波场的能量﹐从而使微波信号得到放大。
在同步条件下﹐电子注与行进的微波场的这种相互作用沿著整个慢波电路连续进行。
这是行波管与速调管在原理上的根本区别。
编辑本段结构行波管在结构上包括电子枪﹑慢波电路﹑集中衰减器﹑能量行波管耦合器﹑聚焦系统和收集极等部分。
电子枪的作用是形成符合设计要求的电子注。
聚焦系统使电子注保持所需形状﹐保证电子注顺利穿过慢波电路并与微波场发生有效的相互作用﹐最後由收集极接收电子注。
一种高效率多注毫米波行波管的设计模拟
１ 单 腔 冷 测 特 性
慢 波 系统 是行 波 管 的 重要 组 成部 分 ， 最 大 特 其 点是 电磁 波在 其 中传 播 的 相速 度 远 小 于 光 速 ， 这对 降低 工作 电压有 很 大帮助 。慢 波 系统对行 波 管 的性 能起 着决 定性 的作 用 ， 因此 设 计 合适 的慢 波 系 统 十
ＹＡＮＧ — ａ Ｌｉ ，ＹＡＮＧ ｕ ｎ Ｊ ｎ，ＤＥ ＮＧ ａ ｇ ｓ ｅ ｇ，Ｌ Ｇｕ — ｉｎ Ｇｕ ｎ —ｈ ｎ Ｖ ｏ ｑａ ｇ
（ ｆ ｉ ｎｖ ｒｉ ｆ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ａ ｅ ｆ Ｐ ｏｏ ｌ ｔｉ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ Ｈｅ ｅ Ｕ ｉ ｅｓ ｙ ｏ ｅｈ ｏｏ ｙ Ａｃ ｄ ｍｅｏ ｈ ｔｅｅ ｒｃ ｅｈ ｏｏ ｙ，Ｈｅ ｅ ２ ０ ０ ， ｈｎ ） ｔ ｃ ｆ ｉ ３ ０ ９ Ｃ ｉａ
合 阻抗最 高 ， 近 Ｙ 轴 的 １ ２５注 的耦合 阻抗 要 高 靠 ，，
于靠近 Ｘ 轴 的 ３ ４注 ， 为 ２注更 接 近 于耦 合 槽 ， ， 因 使 得 ２注耦 合阻抗 小 于 ５注 ； 样 ３注更 接 近 耦合 同 槽， 使得 ３注耦合 阻抗 小于 ４注 。 ７注行 波 管 的慢 波 系统 Ｙ 向截 图如 图 ４所示 ， Ｚ
图 ２所 示 。
８ ０
Ｃ ６ ； ０
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４ ０
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３ ２
３ ３
３ ４
３ ５
３ ６
３ ７
ｆＧ ／ Ｈｚ
，பைடு நூலகம்
图 ３ 各 电 子 注 的 耦 合 阻 抗
输入 输出
图 １ 单 周 期 耦 合 腔 结 构
图 ４ ７注 慢 波 系 统 二 维 结 构 图
微波工程基础第6章
中国科学院电子学研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science
第六章 快波与慢波 § 6.2 周期系统
图6.2 几种常见慢波系统结构示意图 a. 螺旋线; b. 梳状结构; c. 盘荷波导; d. 耦合腔链 螺旋线 梳状结构 盘荷波导
ω = f (β )
相速: 相速
（6.1） ）
ω f (β ) ） υp = = = tgϕ （6.2） β β
d ω df ( β ) υp = = = tgψ （6.3） ） dβ dβ
群速: 群速
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P 是慢波系统传播的总功率 V是慢波系统中纵向电压 是慢波系统传播的总功率, 是慢波系统中纵向电压 沿轴向相差λ 的积分 的积分： β 沿轴向相差 Ezsin(βz)沿轴向相差λg/4的积分： 2 (6.6) & = λg / 4 E sin( β z )dz = Ez → K = Ez V ∫ z 2 0 2β P β
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第六章 快波与慢波 § 6.1 慢波
慢波特性基本参量 1. 色散特性 同步要求υ 同步要求υe≥υp或υe≤υp，电子才 能和波有效互作用， 能和波有效互作用，通常υp随频 率而变，色散方程为： 率而变，色散方程为：
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第六章 快波与慢波
微波电路与系统(谐振腔与耦合)
对称面磁场只有切向 分量---电壁
耦合系数极性的判定（2）
计算公式：
电场奇对称
对称面
fo fe k fo fe
其中， f o 电场沿对称面奇对 称时的谐振频率； fe 电场沿对称面偶对 称时的谐振频率；
电场偶对称
对称面
感性膜片耦合
Mode 1
电场偶对称
通过对称面上的磁场 判断电壁/磁壁
容性膜片耦合
Perfect E
Perfect H
2 fe2 f m 9.938272 9.299392 K 2 0.0663465 2 2 2 fe f m 9.93827 9.29939
耦合系数—双模提取法
f fe 前面的分析是分别提取两个频率 和 ，而对 m 于耦合谐振器对，不管是对称结构的还是非对称 结构的，也可以利用双模法提取两个模式之间的 耦合系数。假设，谐振器1和谐振器2单独存在时 的频率为 f 01和 f 02 。在两个谐振器产生耦合时， 谐振器 1 和谐振器 2 的频率分别变为 f1和 f 2 。则 两个腔体的耦合系数计算公式为：
微波电路与系统
谐振腔与耦合
电子科技大学 贾宝富 博士
谐振器
腔体间的耦合结构
腔体间耦合结构的类型有两 种类型。
电耦合； 磁耦合；
耦合系数--电壁/磁壁法
对于对称耦合谐振器的 情况，两个谐振器频率完全 相同，这样可以将耦合谐振 器从对称面劈开，如右图所 示。 在对称面上分别设置为完全导电面(PEW)和完全导磁 面(PMW)，在HFSS中用本征模求解器，得到的本征频率分 别对应 fe 和 fm ，耦合系数的模可以用下面的公式计算。
准周期边界条件法在耦合腔结构高频特性研究中的应用
波管冷测 中的行波法 ，计算的精度 比谐振法的要高 ，求解的
效率也要高得 多，这 已为前人的工作所证 明Ｌ 。然而在耦 ｌ １ 合腔慢波 结构高频特性 的研 究 中，应 用得最多 的还 是谐振
准周期边界条件法在耦合腔 结构 高频特性研 究中的应用
陆德 坚① ② 王 自成 ① 刘濮鲲①
１０３） ００９
① 中国科学院电子学研究所 北京 １０８） （ ０００
② 中国科学院研 究生 院 北京 ｆ
摘 要： 该文指 出准周期边界条件法在耦 合腔 高频特性研 究的应用 中会出现伪解 ， 提出了相移法和能量法对伪解进
Ｉ ｒｄａｅＵ ｉ ｒｉ ｅ ｈ ｅ ｃｄｍｙ ｝ ｃ ｎｅＢ ｉｎ ０３ ， ｈ ａ Ｇａｕ ｔ ｎｖ ｓｙ０ ｔ ｉ ｓ Ａ ａｅ Ｓｉ ｃ ｅ ｉ １ ０９ Ｃ ｉ ） ｅ ｔ ｌｈ Ｃ ｎ ｅ ｏ ｅ ｊｇ０ ｎ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｓｐ ｐ ｒｐ ｉ ｔ ｕ ｈ ｔｔ ｅ ｆ ｋ ｏｕ ｉ ｎ ｐ ｅ ｒｗｈ ｎ ｔ ｅ ｑ ａ ｉ ｒｏ ｏ ｎ ａ ｙ ｃ ｎ ｉ ｏ ｔ ｏ ｓ ｒ ｃ ： ｉ ａ ｅ ｏ ｎ ｓ ｏ ｔｔ ａ ｈ ａ ｅ ｓ ｌ ｔｏ ｓ ａ ｐ ａ ｅ ｈ ｕ ｓ — ｉ ｄ ｂ ｕ ｄ ｒ ｏ ｄ ｔ ｎ ｍｅ ｈ ｄ ｐｅ ｉ ｉ ｐ ｌ ｄ ｔ ｈ ｏ ｐ ｅ — ａ ｉｙ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ Ｐｈ ｓ ｅ ｈ ｄ ａ ｄ ｅ ｅ ｇ ｅ ｈ ｄ ａ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ｔ ｄ ｎ ｉ ｈ ａ ｅ ｓ ａ ｐ ｉ ｏ ｔ ｅ ｃ ｕ ｌ ｄ ｃ ｖ ｔ ｔ ｕ ｔ ｒ ． ａ ｅ ｍ ｔ ｏ ｎ ｎ ｒ ｙ ｍ ｔ ｏ ｒ ｒ ｓ ｎ ｅ ｏ ｉ ｅ ｔｆ ｔ ｅ ｆ ｋ ｅ ｙ ｓ ｌ ｔｏ ｓ ｏ ｕ ｉｎ ．Ｔｈ ｎ ｈ ａ ｓ ｆ ｆ ｋ ｏ ｕ ｉ ｎ ｓ ｍ ａ ｅ ｏ ｔ ｅ ．ｔ ｅ ｃ ｕ ｅ ｏ ａ ｅ ｓ ｌ ｔｏ ｓ ｉ ｄ ｕ ．Ｔｈ ｏ ｙ ａ ａｙ ｉ ｎ ｈ ｓ ｅ ｈ ｄ ｉ ｒ ｓ ｎ ｅ ｏ ｅ ｒ ｎ ｌ ｓｓ ａ ｄ ｐ ａ ｅ ｍ ｔ ｏ ｓ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ｔ ｅｉ ｎ ｔ ｈ ａ ｅｓ ｌ ｔｏ ｓ Ｆｉ ａ ｌ ， ｈ ｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｏ ｈ ｔ ｏ ｉ Ｈｕ ｅ ｏ ｐ ｅ — ａ ｉｙ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅｉ ａ ｒｅ ｕ ｌ ｍｉ ａ ｅ ｔ ｅｆ ｋ ｏ ｕ ｉ ｎ ． ｎ ｌ ｔ ｅ ａ ｐ ｉ ｔｏ ｆ ｅｍｅ ｈ ｄ Ｏ ｌ ｇ ｓｃ ｕ ｌ ｄ ｃ ｖ ｔ ｔｕ ｔ ｒ ｓｃ ｒ ｉｄ ｏ ｔ ｙ ｃ ｔ
非对称声学超材料的各向异性反射特性及等效参数
Vol. 55 No. 1Jan. 2021第55卷第1期2021年1月西安交通大学学报JOURNAL OF XI'AN JIAOTONG UNIVERSITY非对称声学超材料的各向异性反射特性及等效参数徐宜才，吴九汇（西安交通大学机械工程学院,710049,西安）摘要：针对非对称声学超材料的异常声学特性问题，设计了材料非对称、几何非对称和共振非对称3种结构，深入研究了各向异性反射特性及等效参数的产生机理％通过仿真和实验研究了 3种非对称声学超材料的声学特性，研究表明当材料非对称和几何非对称形成非对称共振特性时，可实现各向异性的反射相位，考虑材料损耗下还可进一步实现各向异性的反射幅值％非对称共振特性还产生了各向异性的等效参数，进而提出了改进的直接法来求解非对称声学超材料的统一等效参数，求解的统一等效参数和透射幅值存在对应关系并且满足被动材料的要求，验证了该方法的正确性%该研究结果可为设计具有零反射的声学器件提供一定的参考％关键词：声学超材料；非对称共振；各向异性;反射特性；等效参数中图分类号：TB52文献标志码：ADOI ： 10. 7652/xjtux020******* 文章编号:0253-987X （2021）01-0001-09OSID 码Anisotropic Reflection Characteristics and Equivalent Parameters ofAsymmetric Acoustic MetamaterialsXU Yicai , WUJiuhui(School of Mechanical Engineering, Xi'an Jiaotong University , Xi'an 710049, China)Abstract : Three types of asymmetric acoustic metamaterials , i. e. & with material asymmetry ,geometrical asymmetry, and resonant asymmetry, are designed to achieve abnormal acousticcharacteristics & and the formation mechanisms for anisotropic reflection characteristics and equivalent parameters are systematically studied. Acoustic properties of the three types ofasymme@ric acous@ic me@ama@erials are s@udied by simula@ion and experimen@, and The experimental results show that anisotropic reflection phase can be realized when materialasymmetVy and geometVical asymmetVy foVm asymmetVic Vesonance chaVacteVistics , and anisotVopicVeflectionamplitudecanbefuVtheVVealizedbyconsideVing mateVialloss.AsymmetVicresonance characteristics also produce anisotropic equivalent parameters & and a modified direct method is proposed to obtain unified equivalent parameters for asymmetric acousticmetamaterials. The calculated unified equivalent parameters have a corresponding relationshipwith amplitude of tVansmission and meet theVequiVements of passive mateVials , whichvalidatesthe correctness of the method. The present work can provide some references for the realizationofacousticdeviceswithzeVoVeflection.Keywords : acoustic metamaterials ； asymmetric resonance ； anisotropy ； reflection characteristic ；收稿日期：2020-06-24o作者简介：徐宜才（1992-）,男，博士生；吴九汇（通信作者），男，教授，博士生导师。
材料科学中的介质谐振与色散
元内的电磁场相位仍遗留明显的差别，这在概念上它接近于电磁波带隙结构．从这两个共同 点来看，至今几乎所有的超材料结构中，其等效周期尺度比之于自由空间波长不能被忽略，或 者说，周期单元内电磁场是不均匀的，用某些复合媒质的静态或准静态描述可能导致媒质全部 重要电磁性能的丢失，即所有的均匀媒质分析技术是靠不住的，它不能应用．然而，用场平均法 或Ｓ参数法使非均匀媒质周期结构以等值的均匀媒质替代，可以找到超材料的色散图和有效 材料参数，用它来说明某些基本超材料结构的性质，会导致切合实际的和有用的结果．
３１４
中国空间科学学会空间材料专业委员会２００９学术交流会
家Ｖｅｓｏｌａｇｏ １９６７年的理论预言．２００２年又从传输线（ＴＬ）为结构基元的周期结构中得到超材 料的特异基本电磁性能．超材料概念的传输线结构能在唯象水准上模拟其独特性能，更容易 对这些材料有实质认识和透彻理解；在微波天线领域具有极宽广的应用前景．具有１和叫一 致响应的超材料更普遍地称为左手材料（１ｅｆｔ－ｈａｎｄｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ），受到科学界和工程界的极端注 意．美国科学杂志（Ｓｃｉｅｎｃｅ）把左手材料（ＬＨＭ）评为２００３年十大科学突破之一．因此，在许多 的文献中左手材料和超材料是同义的．超材料的特异性能允许去发展新的应用、新的概念和 新器件，目前正在如火如荼地进行．
随着微型化的进展，集中参数电路的频率也已提升到微波频段，但一般只能达到ｌ＂～３ＧＨｚ． 这样，微波频段的小型化、平面化、集成化迫使从电学介质谐振器（能承受大功率）和电．声谐 振器入手．近十多年来，以材料中的谐振型极化为启发的人造周期结构的出现，更使微波系统 的集成化显示出无限的美景．被称为超材料（ｍｅｔａｍａｔｅｒｉａｌｓ）的人造周期结构是用谐振的结构 基元取代晶体中的原子，使工作频率从Ｘ射线．紫外．红外频段降到光波．微波频段．这样微波 系统的微犁化、密集化和集成化是以介质器件、电．声器件和超材料器件及它们的结合为基 础．在革命性地快速进展着．
1.3 GHz 9-cell高性能超导腔高阶模耦合器电磁及热分析研究
1.3 GHz 9-cell高性能超导腔高阶模耦合器电磁及热分析研
究
王子晗;潘卫民;米正辉;翟纪元;贺斐思;沙鹏;王光伟;刘铭
【期刊名称】《强激光与粒子束》
【年(卷),期】2024(36)7
【摘要】中国科学院高能物理研究所于2023年6月完成了高品质因数1.3 GHz
超导加速模组研发,在国际上率先实现了中温退火高品质因数超导腔模组技术路线。
模组中集成了八只经过中温退火工艺处理的1.3 GHz9-cell超导腔,在模组的测试
过程中超导腔的高阶模耦合器温升异常,导致超导腔无法在高梯度下稳定工作。
通
过HFSS软件和CST软件中的微波仿真模块对高阶模耦合器进行电磁分析,再通过理论和Ansys Workbench软件对高阶模耦合器进行热仿真分析,并结合模组的高
功率实验,找到了超导腔性能异常的原因,并对超导腔高阶模耦合器的冷却方式进行
了进一步的优化,解决了模组中超导腔高梯度下的不稳定性。
【总页数】7页(P62-68)
【作者】王子晗;潘卫民;米正辉;翟纪元;贺斐思;沙鹏;王光伟;刘铭
【作者单位】中国科学院高能物理研究所;中国科学院粒子加速器物理与技术重点
实验室;中国科学院大学
【正文语种】中文
【中图分类】TL503.2
【相关文献】
1.1.3 GHz超导腔的掺氮实验
2.北京大学1.3 GHz射频超导加速腔研究进展
3.中科院高能物理研究所1.3GHz 9-cell超导腔研制取得重要进展
4.中科院高能物理研究所1．3GHz 9-cell超导腔研制取得重要进展
5.1.3 GHz 9-cell超导腔加速组元的真空系统
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Nd_3_掺杂硫系玻璃微球荧光腔量子电动力学增强效应
Ｎｄ３＋掺杂硫系玻璃微球荧光腔量子电动力学增强效应李超然吴越豪戴世勋路来伟吕社钦沈祥张培晴许银生（宁波大学高等技术研究院红外材料与器件实验室，浙江宁波３１５２１１）摘要采用粉料漂浮高温熔融法自制Ｎｄ３＋掺杂硫系玻璃微球，研究了腔量子电动力学增强效应对稀土掺杂硫系玻璃微球荧光光谱的影响。
把直径９０．５３μｍ的硫系玻璃微球与锥腰直径１．０２μｍ的石英光纤锥耦合，将８０８ｎｍ抽运激光导入微球，荧光光谱存在分立的共振峰。
根据米氏散射理论公式，计算得到ＴＥ偏振态下基模的三个共振峰位置，确定了这三个共振峰的模式序数。
增强因子η≈１１２２，这表明微球荧光自发辐射速率增强幅度为１１２２倍。
在基模条件下对原增强因子公式进行近似化简，并利用近似公式进行估算得到η≈１１６７，误差为４％。
关键词光学器件；腔量子电动力学；米氏散射理论；硫系玻璃；微球；回音壁模式中图分类号Ｏ４３３．１；Ｏ４１３．２文献标识码Ａｄｏｉ：１０．３７８８／ＡＯＳ２０１４３４．０２２３００１ＣａｖｉｔｙＱｕａｎｔｕｍＥｌｅｃｔｒｏｄｙｎａｍｉｃＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅＥｎｈａｎｃｅｍｅｎｔＥｆｆｅｃｔｏｆＮｄ３＋－ＤｏｐｅｄＣｈａｌｃｏｇｅｎｉｄｅＧｌａｓｓＭｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓＬｉＣｈａｏｒａｎＷｕＹｕｅｈａｏＤａｉＳｈｉｘｕｎＬｕＬａｉｗｅｉＬüＳｈｅｑｉｎＳｈｅｎＸｉａｎｇＺｈａｎｇＰｅｉｑｉｎｇＸｕＹｉｎｓｈｅｎｇ（ＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＩｎｆｒａｒｅｄＭａｔｅｒｉａｌａｎｄＤｅｖｉｃｅｓ，ＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＮｉｎｇｂｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎｉｎｇｂｏ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ３１５２１１，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＨｏｍｅｍａｄｅＮｄ３＋ｄｏｐｅｄｃｈａｌｃｏｇｅｎｉｄｅｇｌａｓｓｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓａｒｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｍｅｌｔｉｎｇｆｌｏａｔｉｎｇｇｌａｓｓｐｏｗｄｅｒａｔｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｉｔｉｓｒｅｐｏｒｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｓｐｅｃｔｒａｏｆｃｈａｌｃｏｇｅｎｉｄｅｇｌａｓｓｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅａｒｅｍｏｄｉｆｉｅｄｂｙｔｈｅｃａｖｉｔｙｑｕａｎｔｕｍｅｌｅｃｔｒｏｄｙｎａｍｉｃｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｅｆｆｅｃｔ．Ａ９０．５３－μｍｄｉａｍｅｔｅｒｃｈａｌｃｏｇｅｎｉｄｅｇｌａｓｓｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｉｓｃｏｕｐｌｅｄｗｉｔｈｔｈｅｓｉｌｉｃａｆｉｂｅｒ－ｔａｐｅｒｔｈａｔｈａｓａｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎａｌｄｉａｍｅｔｅｒｏｆ１．０２μｍ．Ａｎ８０８－ｎｍｌａｓｅｒｉｓｕｓｅｄａｓａｐｕｍｐｉｎｇｓｏｕｒｃｅｆｏｒｔｈｅｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｃａｖｉｔｙａｎｄｓｅｐａｒａｔｅｒｅｓｏｎａｎｃｅｐｅａｋｓｆｏｕｎｄｉｎｔｈｅｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｓｐｅｃｔｒａ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅＭｉｅｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｔｈｅｏｒｙ，ｐｏｓｉｔｉｏｎｓａｎｄｍｏｄｅｏｒｄｉｎａｌｓｏｆｔｈｒｅｅｒｅｓｏｎａｎｃｅｐｅａｋｓｆｏｒｔｈｅｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌＴＥｍｏｄｅａｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｆｏｒｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｃａｖｉｔｙｑｕａｎｔｕｍｅｌｅｃｔｒｏｄｙｎａｍｉｃｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｆａｃｔｏｒ，ｉｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｆａｃｔｏｒηｏｆｏｕｒｃｈａｌｃｏｇｅｎｉｄｅｇｌａｓｓｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｉｓ１１２２，ｗｈｉｃｈｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｅｍｉｓｓｉｏｎｒａｔｅｉｓｅｎｈａｎｃｅｄｂｙ１１２２ｔｉｍｅｓ．ＢｙｓｉｍｐｌｉｆｙｉｎｇｔｈｅｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｆａｃｔｏｒｆｏｒｍｕｌａｆｏｒｔｈｅｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌＴＥｍｏｄｅ，ｉｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｆａｃｔｏｒｅｓｔｉｍａｔｅｄｉｓ１１６７，ｗｈｉｃｈｉｎｄｉｃａｔｅｓａｎｅｒｒｏｒｒａｔｅｏｆ４％．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｏｐｔｉｃａｌｄｅｖｉｃｅｓ；ｃａｖｉｔｙｑｕａｎｔｕｍｅｌｅｃｔｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ；Ｍｉｅｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｔｈｅｏｒｙ；ｃｈａｌｃｏｇｅｎｉｄｅｇｌａｓｓ；ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅ；ｗｈｉｓｐｅｒｉｎｇｇａｌｌｅｒｙｍｏｄｅＯＣＩＳｃｏｄｅｓ２３０．３９９０；２７０．５５８０；３００．６１７０；１６０．２７５０收稿日期：２０１３－０８－２８；收到修改稿日期：２０１３－０９－１６基金项目：教育部新世纪优秀人才计划（ＮＣＥＴ－１０－０９７６）、宁波市新型光电功能材料及器件创新团队项目（２００９Ｂ２１００７）、宁波大学王宽诚幸福基金作者简介：李超然（１９８８—），男，硕士研究生，主要从事硫系微纳光器件方面的研究。
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来， 在高频慢波结构中填充 等离子体的研究工作具 有 十分深 远 的意义 和广泛 的应 用前 景．
本文基于电磁场分析（ 方法讨论休斯型耦 矩） 合 腔慢 波结 构 的色散 特性 Ｊ首先 应 用 电磁 场分 析 Ｉ ． 方法详细推导 了慢波结构各区域 的所有磁场矩阵
休斯型耦合腔 电磁色散特性研究
， 傅 德 月 பைடு நூலகம்张 松 彭 晓 东 ，
（ ．四川邮电职业技术学院 ， １ 四川 成都 ６ ０６ ； ２ 四川师范大学 计算机科学学院 ， １ ７ ０ ． 四川 成都 ６ ０６ ； １０ ６
３ ．核工业西南物理研究院 ，四川 成都 ６ ０４ ） １０ １
２ １ ７月 ００年 第３ ３卷 第 ４期
四川师范大学学报 （ 自然科学 版）
Ｊｕ ａ ｏ ＳｃｕｎＮ ｍ ｄ Ｕ ｉ ￣ ｔ（ ￣ｕａ Ｓｉｎｅ ｏｒｌ ｆ ｉ ａ ｏ ａ ｎｖ ｉ Ｎ ｒｌ ｃｅｃ ） ｎ ｈ ｅ ｙ
Ｊ ｌ ，０ ０ ｕｙ ２ １
Ｖ０． ３． ． １ ３ Ｎｏ ４
中 图 分 类 号 ：Ｎ ０ ； Ｎ ２ ． Ｔ １２ Ｔ １４ ２ 文 献标 志 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ １ ８ ９ （０ ０ ０ ０ ０ ０ １０ — ３ ５ ２ １ ）４— ５ ９— ７
ｄ ｉ１ ．９ ９ ｊｉ ｎ １０ —８９ ．０ ００ ．２ ｏ ：０３ ６／ ． ｓ．０ １ ３ ５２ １ ．４ ０２ ｓ
３ ３卷
于加工 、 全金 属 结 构 和 热耗 散 性 能 好 的优 点 ， 主要 应用于 １ Ｗ 以上 的大功 率行波 管 ． ０ｋ
还难 于推广 到在慢 波结 构 中填充 等 离子 体 的情 况 ． 场 分析 方法则 不仅适 用 于整个 波 段 ， 算 耗 时少 且 计 易于推 广到结 构 中填 充 等离子体 的情 况．
了一种新 的电磁波模式——混合模． 工作在混合模 的行 波管具有更 宽的带宽 ， 可达到未 填充等 离子体 时的
带宽的一倍 以上． 混合模是体积模 ， 电场在电子通道的对称轴附近最强 ， 更有利 于电子与微波之间能量 的有 效交换 ， 易于实现大功率微波 电子器件． 关键词 ： 耦合腔 ；等离 子体 ；电磁波 ；色散关 系
电子与电磁波的互作用效果也不很好 ， 极大地限制 了行 波管效 率 和输 出功 率 的 提 高． 年 来 ， 高频 近 在
慢 波结 构 中填 充 等 离 子体 的工 作 得 到 了广 泛 的研 究 引． 在这 方面 ， 先是 全 俄 电工 研 究 所 的 Ｚｖ 首 ａ— ｊｌｖ ａ 小组 ， ｏ 他们 得 到 了连 续 功率 超 过 ３ Ｗ、 率 ０ｋ 效 ４ ％和频宽 ３ ％ 的实验 结果 ， ０ ０ 远高 于相应 的真空 管
摘要： 微波电子器件中填充等离子体是提高其输 出功率 和效率增加 工作带宽 的有效途径 之一． 利用 电
磁场分析理论模型 ， 研究了行波管耦合腔高频慢波结构的 色散 特性 ， 立了填充等 离子体耦 合腔 高频 慢波 建
结构 的色散分析模型． 研究 表明 ， 填充等离子体后高频慢波结构 的色散行为发生 了重大变化． 首先是当电磁 波频率高于等离子体频率时 ， 色散频谱有一个微小 的上 移 ； 其次是 当电磁波频率低于等离子体频率时 ， 发现
元， 计算 了传统休斯型耦合腔慢波结构 的色散特性
并 与等 效 电路 法 的结 果进 行 了 比较 ． 后 ， 一 然 进
步研究了高频慢波结构中填充等离子体后的色散
特性 ， 比研究 了有无 填 充等 离子 体 的高频 慢 波结 对
构 的色散 变化 ．
１ 休斯型耦合腔慢波结构 的场分析理论
行 波管利 用 电子 与 电磁 行 波 之 间 的相 互 作 用 来 放 大 电磁信 号 ＿ Ｊ要使 得 电子 与 电磁 波 之 间发 ２ ． 生 相 互 作 用 ， 必 须 让 电 子 和 电磁 波 保 持 相 位 同 就 步 ， 电 子 的 运 动 速 度 应 该 约 等 于 电磁 波 的相 速 即 度． 由于 电磁 波 在 自 由空 间 中 的相 速 度 是 光 速 ， 因 此必 须想办 法将 其传播 速 度慢 下 来 ． 休斯 型 耦合 腔
行 波管 是 能 够将 直 流 电子 能 量转 变 为 射 频 电 磁 波能 量 的一种 电子器 件 Ｊ行 波管 需要 慢 波 线 ．
指标 ． 来 ， 国休 斯 公 司 的研 究 小 组 建 成 了填 充 后 美 等 离子体 的相对 论 返 波 管 Ｐ Ｓ Ｒ Ｎ 装 置． ＡＴ Ｏ 由此 看
收稿 日期 ：０ ０—０ ０ ２１ １— ８ 基金项 目： 国家 自然科学基金 （０ ７ ０ ３ 资助项 目 １７ ５ ４ ）
是一种典型的高频慢波结构 ， 它具有结构简单、 易
作者简介 ： 傅德月 （ ９３ ， 副教授 ， １６ 一） 女， 主要从事微波电子信息的研究
５０ １
四川师 范大学学报（自然科学版 ）
来传输高频电磁波． 早期的慢波线采用的是金属螺 旋线 ， 它具有极宽 的频带 ， 在厘米波段 的中小功率 行波管中应用得最为广泛． 但在现代雷达、 通信 和 电子对 抗 中需 要 高频 （ 米波 段 ） 功率 （ 瓦量级 毫 大 千 以上 ） 的行 波 管 ， 此 管 子 的 体 积 小 、 耗 散 能 力 因 热 强 ， 而诞 生 了周 期 性 的耦 合 腔 慢 波 结 构 的行 波 从 管． 它是一种全金属结构 ， 容易满足热耗散要求 ， 带 宽在 １％左 右 ． 了得 到好 的 耦 合 效 果 （ 带 宽 、 ０ 为 频 耦合阻抗高） 近年来涌现出 了许 多类型 的高频慢 ， 波结构 ， 如休斯型耦合腔、 梯形耦合腔 以及脊加载 耦合 腔等 ＇ ． 传统 的行 波管是 高真 空 管 ， 耦合 腔 慢 波结 构 决 定 了它 的带 宽 不会 太 宽 ， 合 阻抗 也 不 会 太 大 ， 耦 而