一种适用于Ka波段高功率行波管（TWT）的紧凑型混合慢波结构，该结构能够有效降低增益波动

《IEEE Transactions on Plasma Science》：A Compact Hybrid Slow Wave Structure for Ka-Band High-Power TWTs With Low Gain Fluctuation

提出一种Ka波段高功率行波管新型紧凑混合慢波结构，结合螺线SWS高效调制电子束和全金属SWS增强功率放大，相比传统全金属结构缩短27.4%相互作用长度，功率提升6%，并有效抑制反波振荡，优化后增益波动降低80%，制造工艺成熟可靠。

　　

摘要：

本文介绍了一种新型的紧凑型混合慢波结构（SWS），适用于Ka波段的高功率行波管（TWT）。该结构创新性地在前段采用了螺旋形SWS以实现高效的电子束调制，在后段采用了全金属SWS进行功率放大。这种独特的混合设计充分利用了两种结构的优势，并克服了它们各自的局限性。与螺旋形SWS相比，所提出的混合SWS在散热和功率容量方面表现更优，同时有助于抑制逆波振荡（BWO）。与全金属SWS相比，混合设计更加紧凑，相互作用长度更短，输出功率更高。为了验证这一方法，文中以两段式折叠波导（FWG）TWT作为对比示例。计算结果表明，在31.735 GHz频率范围内，与传统FWG TWT相比，混合TWT的相互作用长度减少了27.4%，输出功率至少提高了6%；在频段边缘，功率提升更为显著。进一步的优化策略将增益波动从1.64 dB降低到了0.32 dB，降幅超过80%。这种混合设计使得TWT的设计更加优化，适用于各种全金属SWS，并为Ka波段的高功率TWT提供了一种新的设计理念。此外，螺旋形SWS和全金属SWS的制造工艺都已成熟，确保了这种集成的可行性。