折叠波导行波管的时间依赖非线性理论与数值模拟

"时间依赖性非线性理论与折叠波导行波管的数值模拟" 这篇研究论文深入探讨了时间依赖性非线性理论在折叠波导行波管（Folded Waveguide Traveling Wave Tubes, FWG TWTs）中的应用及其数值模拟。作者包括中国的多个研究机构的专家，如电子科技大学的国家真空电子科学和技术重点实验室、中国电子标准化研究所以及北京真空电子研究所的真空电子国家实验室的成员。 在该论文中，研究人员提出了一种时间依赖性的非线性理论，该理论涵盖了广义的时间依赖射频（Radio Frequency, RF）场方程，旨在模拟折叠波导行波管中的束波相互作用（Beam-Wave Interaction, BWI）。这一理论的创新之处在于，它将传统的解析射频场替换为通过电磁仿真获得的数字化射频场剖面，这种方法能够更精确地反映出实际物理过程。 论文关注的是在A波段（大约3-30 GHz）的折叠波导行波管，研究人员利用基于这个新理论的一维自洽代码进行了数值分析。数值模拟的结果显示了良好的预测能力，这表明该理论和模拟方法对于理解和优化FWG TWTs的性能是有效的。 FWG TWTs是微波和毫米波频段的重要放大器，广泛应用于雷达、通信和空间探测等领域。其工作原理是利用电子束与电磁波在波导内的相互作用来放大微波信号。由于波导的折叠设计，可以在有限的空间内实现较长的相互作用长度，从而提高放大效率。 时间依赖性非线性理论的引入解决了传统线性模型无法充分描述的复杂动态行为，比如非线性增益饱和、频率牵引效应以及多模振荡等问题。通过数值模拟，可以对这些现象进行详尽研究，并为FWG TWTs的设计提供关键的理论指导。 这篇论文为折叠波导行波管的研究提供了新的理论工具，有助于提升这类器件的性能，推动微波电子技术的发展。其贡献不仅在于理论框架的构建，还在于实际应用中的验证，展示了理论与实验相结合的重要性。