实验行波管中等离子体频率降额因子的提取

《IEEE Journal of Photovoltaics》：Extraction of Plasma Frequency Reduction Factor in an Experimental Traveling-Wave Tube

　　

摘要：

我们提出了一种新颖的、基于实验的方法，通过分析增益特性来提取宽带行波管（TWT）中的等离子体频率降低因子。我们使用宽带脉冲激励获取了单次通过的、无纹波实验增益随频率变化的数据。该方法包括从该实验增益数据中提取归一化增长率，并应用四阶皮尔斯（Pierce）模型计算频率相关的皮尔斯空间电荷参数 QC 。我们使用该参数反算降低后的等离子体频率 ωq 。结合已知的束电压、电流和半径值，可直接评估等离子体频率降低因子 Rsc=ωq/ωp 。我们的方法考虑了实际束流和电路的非理想性，而这些非理想性在空间电荷降低效应的解析理论模型中难以纳入。以螺旋电路行波管为例，这些非理想性包括有限厚度和宽度（线和带）螺旋、介质支撑件和色散控制挡板、有限束流半径，以及束流与慢波电路（SWC）间距的快速变化，传统解析模型（如鞘套螺旋近似）并不能完全捕捉这些效应。与经典解析鞘套螺旋模型的比较表明，我们的方法预测的 Rsc 值高于解析模型的预测值。我们将这一差异归因于螺旋线的有限离散特性，这使得更多的空间电荷场线保持纵向，而不是被完全连续、近距离的导电慢波电路上的镜像电荷横向拉出束流。我们的等离子体频率降低因子提取方法能够使人：1）详细直接地研究 Rsc 和 ωq 如何随电路、束流和电磁波特性而变化；2）与先前的近似理论模型预测进行比较，该方法……

显示更多