行波管色散关系的因式分解形式
加速器物理
2023-11-28 v1
摘要
行波管（TWT）设计简而言之包括真空中与引导它的慢波结构（SWS）相互作用的铅笔状电子束（e-beam）。在我们先前的研究中，电子束由一维电子流表示，SWS 由传输线（TL）表示。本文中，我们通过将标准传输线（TL）替换为其允许低频截止的推广形式，扩展了先前构建的 TWT 场论以及著名的 Pierce 理论。标准 TL 与广义传输线（GTL）均具有均匀分布的并联电容和串联电感，但 GTL 除此之外还具有均匀分布的串联电容。我们提醒读者，标准 TL 代表以所谓 TEM 模式工作、无低频截止的波导。相反，GTL 代表以所谓 TM 模式工作、具有低频截止的波导。我们给出了扩展 TWT 场论的全部细节，并借助一组特定的 TWT 参数推导出了物理上直观的 TWT 色散关系因式分解形式。该形式有两个因子，分别精确表示非相互作用 GTL 与电子束的色散函数。我们还发现因式分解色散关系具有若干有趣特征，包括：（i）随着 TWT 主参数变化，属于每条色散曲线的焦点；（ii）形成 TWT 色散曲线的“混合”分支，其部分可溯源至非相互作用 GTL 与电子束。
引用
@article{arxiv.2311.15130,
title = {Factorized form of the dispersion relations of a traveling wave tube},
author = {Alexander Figotin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.15130},
year = {2023}
}