耦合腔行波管的解析理论
加速器物理
2022-12-23 v2
摘要
耦合腔行波管（CCTWT）是一种用于放大射频（RF）信号的高功率微波（HPM）真空电子器件。CCTWT 有众多应用，包括雷达、无线电导航、空间通信、电视、无线电中继站和带电粒子加速器。CCTWT 中产生微波的相互作用主要发生在沿电子束轴周期性排布的耦合谐振腔中。CCTWT 的工作特性，特别是放大机制，与多腔速调管（MCK）相似。我们在此提出一种 CCTWT 的拉格朗日场论，其中空间由一维连续统表示。该理论将空间电荷效应（包括所谓的散束效应（电子间排斥））纳入其中。相应的欧拉-拉格朗日方程是系数在空间上周期性变化的常微分方程（ODEs）。利用系统的周期性，我们发展了 Floquet 理论的工具性内容，包括单值矩阵及其 Floquet 乘子。我们利用它们推导了若干具有物理意义量的闭式表达式。这些量尤其包括色散关系和依赖于频率的增益，它们是 RF 信号放大的基础。蛇形（折叠、波纹）行波管与 CCTWT 非常相似，我们的理论同样适用于它们。
引用
@article{arxiv.2109.09945,
title = {Analytic theory of coupled-cavity traveling wave tubes},
author = {Alexander Figotin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.09945},
year = {2022}
}
备注
arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:2105.04410