开槽波导3次谐波回旋行波放大管非线性理论与数值模拟

图8　不同谐波次数下饱和效率随频率的变化关系(π mode,I=6A,V=60kV,α=1.3,B0/Bg=0.99,ω/ωc=γz,rL/a=0.7)

五、结束语
　　本文在单模和未考虑空间电荷效应及波导壁损耗的情况下，对95GHz3次谐波回旋行波管注波互作用进行了数值计算，得出了一些重要的互作用规律.研究结果表明，开槽波导高次谐波回旋行波管能在较低的磁场下和较宽的频带范围内，获得较高的互作用效应.高次谐波互作用降低了管子对磁场的要求，使采用永久磁铁成为可能，但谐波次数的增高会削弱注波互作用效率和带宽.由于在π模式中，高频场能量主要集中于高次谐波项中，而在2π模式中，能量主要集中于零次谐波项中，因此，π模式较2π模式更有利于高次谐波放大.适当降低磁场失谐率B0/Bg的值，有利于提高饱和互作用效率，但饱和增益及带宽却有所降低.适当提高横纵向速度比值(V⊥/Vz)、电流值以及输入功率，有利于带宽、增益和互作用效应的提高.另外，速度零散对注波互作用亦有较大影响，随着速度零散的增加，注波互作用效率、增益都有所降低.