耦合腔行波管的解析理论
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具有许多应用，包括雷达、无线电导航、太空通信、电视、无线电中继器和带电粒子加速器。CCTWT中的微波发生相互作用主要发生在沿电子束轴线周期性排列的耦合谐振腔中。CCTWT的操作特性，特别是放大机制，与多腔谐振器（MCK）非常相似。我们在这里提出了一个以一维连续空间表示的CCTWT的拉格朗日场论。该理论将空间电荷效应（包括所谓的解析电子间相互作用）集成在其中。相应的欧拉-拉格朗日方程是具有周期性变化系数的常微分方程。利用系统的周期性，我们开发了Floquet理论的工具特性，包括单行程矩阵及其Floquet乘法器。我们使用它们推导了一些物理上重要的量的闭合形式表达式。其中特别包括基于RF信号放大的色散关系和频率相关增益。蛇形（折叠、波纹）行波管与CCTWT非常相似，我们的理论也适用于它们。
作者：Alexander Figotin
论文ID：2109.09945
分类：Accelerator Physics
分类简称：physics.acc-ph
提交时间：2022-12-23