[發(fā)明專(zhuān)利]一種慢波結(jié)構(gòu)慢波色散特性的獲取方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610061581.9
• 申請(qǐng)日: 2016-01-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105717371B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王媛媛;魏彥玉;李大治;張魯齊;丁沖;郭彍;宮玉彬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01R29/00
• 分類(lèi)號(hào): G01R29/00;G01R23/16
• 代理公司: 成都行之專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

本發(fā)明公開(kāi)了一種慢波結(jié)構(gòu)慢波色散特性的獲取方法，在慢波結(jié)構(gòu)縱向的一端設(shè)置一個(gè)發(fā)射極，使之可以沿縱向發(fā)射一個(gè)速度固定的短電子束團(tuán)，同時(shí)，在慢波結(jié)構(gòu)的縱向中間位置設(shè)置一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，用于記錄短電子束團(tuán)所激勵(lì)起的電磁信號(hào)隨時(shí)間的變化；在此基礎(chǔ)上，改變所發(fā)射的短電子束團(tuán)的速度，對(duì)不同電子束團(tuán)速度下記錄的時(shí)間變化的電磁信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，得到不同短電子束團(tuán)速度下所激勵(lì)起的電磁波的頻率，從而得到慢波色散特性。實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明對(duì)于封閉的周期型慢波結(jié)構(gòu)、開(kāi)放的周期性慢波結(jié)構(gòu)以及非周期性的慢波結(jié)構(gòu)都具有良好的效果，獲取的慢波色散特性與理論(實(shí)際)的基本一致，實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)放的或非周期型的慢波結(jié)構(gòu)色散特性的獲取。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子器件技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種慢波結(jié)構(gòu)慢波色散特性的獲取方法。

背景技術(shù)

O型真空電子器件如行波管和返波震蕩管在通信、雷達(dá)以及空間應(yīng)用等領(lǐng)域發(fā)揮著重大作用。這類(lèi)器件主要利用慢波結(jié)構(gòu)中的電磁慢波與直線型電子注在同步條件下得到互作用進(jìn)而放大電磁場(chǎng)，作為注波互作用的場(chǎng)所，慢波結(jié)構(gòu)是其的核心部件之一。所謂慢波是指相速小于光速的電磁波。在設(shè)計(jì)慢波結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，首要任務(wù)是要研究其電磁波的相速與頻率的關(guān)系，即色散特性。

早期，主要采用實(shí)驗(yàn)法來(lái)研究慢波結(jié)構(gòu)的慢波色散特性：實(shí)際制造一個(gè)慢波結(jié)構(gòu)，將其兩端短路，然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)，測(cè)其諧振頻率，進(jìn)而得到慢波結(jié)構(gòu)的慢波色散關(guān)系。然而，此方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)錢(qián)，尤其是對(duì)于目前作為研究熱點(diǎn)的尺寸極小、極難加工的太赫茲波段的慢波結(jié)構(gòu)。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們開(kāi)始用數(shù)值計(jì)算和模擬的方法來(lái)研究慢波結(jié)構(gòu)的慢波色散特性。常用的模擬方法有兩種：諧振頻率法和準(zhǔn)周期法。其中，諧振頻率法與實(shí)驗(yàn)法原理類(lèi)似，由實(shí)驗(yàn)制造慢波結(jié)構(gòu)后測(cè)試得到諧振頻率，變?yōu)樵谀M中建立虛擬模型，用模擬的方式獲得諧振頻率，這種方法只能用來(lái)研究封閉的慢波結(jié)構(gòu)。準(zhǔn)周期法是在模擬軟件中如CST MWS(CST MICROWAVE STUDIO，是德國(guó)CST(Computer Simulation Technology)公司推出的高頻三維電磁場(chǎng)仿真軟件)、HFSS(High Frequency Structure Simulator)建立模型，利用準(zhǔn)周期邊界，在一個(gè)周期長(zhǎng)度或半個(gè)周期長(zhǎng)度上設(shè)置一個(gè)相移，相應(yīng)的頻率可以通過(guò)本征模式計(jì)算得到，從而得到相移和頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系。但是這種方法只能用于封閉的周期型慢波結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種慢波結(jié)構(gòu)慢波色散特性的獲取方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)放的或非周期型的慢波結(jié)構(gòu)色散特性的獲取。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明慢波結(jié)構(gòu)慢波色散特性的獲取方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、在慢波結(jié)構(gòu)縱向的一端設(shè)置一個(gè)發(fā)射極，使之可以沿縱向發(fā)射一個(gè)速度固定的短電子束團(tuán)；

(2)、在慢波結(jié)構(gòu)的縱向中間位置設(shè)置一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，用于記錄短電子束團(tuán)所激勵(lì)起的電磁信號(hào)隨時(shí)間的變化；

(3)、改變所發(fā)射的短電子束團(tuán)的速度，對(duì)不同短電子束團(tuán)速度下對(duì)記錄的時(shí)間變化的電磁信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，得到不同短電子束團(tuán)速度下所激勵(lì)起的電磁波的頻率；

這樣，得到的短電子束團(tuán)速度和所激勵(lì)起的電磁波的頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系為電磁波相速vp和頻率f的關(guān)系(慢波色散特性)。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的。