介紹了一種V波段新型夾持桿螺旋線慢波系統。運用HFSS軟件計算了新型慢波系統的高頻特性，與傳統慢波系統的高頻特性進行了比較。分析了夾持桿內金屬塊各尺寸參數對新型慢波系統高頻特性的影響。用2.5維大信號互作用程序對其注-波互作用進行了模擬，計算結果表明當工作電壓和電流分別為9.3kV和75mA時，最佳金屬塊尺寸時新型慢波系統的整管在56～64GHz頻率范圍內輸出功率大于60W，增益大于54dB，電子效率大于8%。

　　在微波毫米波頻段，行波管是應用最廣泛的電真空器件，具有頻帶寬、增益高、輸出功率較大和工作壽命長等其他器件無法比擬的顯著特點，因而廣泛應用于通信和電子對抗等領域。慢波系統是行波管的核心部件，是電子注與高頻場相互作用并交換能量實現微波信號放大的重要場所。螺旋線是一種重要的慢波結構，廣泛應用于行波管等微波電真空器件中。國內外很多學者對螺旋線進行了深入的研究。

　　實際寬帶螺旋線行波管中的慢波系統一般會加載金屬翼片和介質，來改善色散特性，增加行波管的工作帶寬。當螺旋線行波管的工作頻段上升到毫米波段，由于結構尺寸小，翼片形狀復雜不易加工，介質夾持桿因強度低也容易斷裂，導致實際慢波系統加工和裝配比較困難。基于上述問題，本文提出了一種新型夾持桿螺旋線慢波系統(圖1)，其中夾持桿主要有圓形夾持桿和矩形夾持桿兩種類型，夾持桿內分別加載圓形和矩形金屬塊。采用介質與金屬一體化，可以提高夾持桿的強度和新型慢波系統的穩定性，從實際加工的可行性考慮，本文只研究矩形夾持桿。文中用高頻仿真軟件HFSS對新型慢波系統的高頻特性進行了計算，分析了矩形夾持桿中矩形金屬塊各尺寸參數對高頻特性的影響。用2.5維大信號互作用程序完成了V 波段注-波互作用的模擬，從輸出功率、增益、電子效率和非同步參量等角度對新型慢波系統進行了分析。

圖1　新型夾持桿螺旋線慢波系統示意圖

　　1、高頻特性分析

　　慢波系統的兩個重要高頻特性參量是色散和耦合阻抗。色散表征了電子注與高頻場同步的條件，關系到行波管的工作電壓、工作頻率、頻段寬度和工作穩定性等一系列重要指標。耦合阻抗表征注-波互作用的有效程度，決定了行波管的功率、電子效率和增益等。

　　1.1、物理模型

　　傳統螺旋線慢波系統一般由一個螺旋線和3個對稱的矩形介質夾持桿以及一個金屬管殼構成，其中螺旋線和夾持桿采用面接觸(圖2)。為提高夾持桿的強度和柔韌性，增強慢波系統的穩定性，在矩形夾持桿的中央引入一矩形金屬塊，得到一種新型慢波系統(圖3)。其中a為螺旋線內半徑，b為螺旋線外半徑，c為管殼半徑，w 為夾持桿寬度，g 為矩形金屬塊寬度，h為金屬塊高度，d為金屬塊到管中心的距離，另設螺旋線寬度為δ。

圖2　傳統慢波系統示意圖

圖3　新型慢波系統示意圖

　　3、結論

　　本文提出了一種V 波段新型夾持桿螺旋線慢波系統。新型慢波系統夾持桿中加入矩形金屬塊不僅提高了夾持桿的強度，增強了慢波系統的穩定性，而且明顯改善了慢波系統的色散特性，有助于增加行波管的工作帶寬。通過優化新型慢波系統，并進行注-波互作用的模擬，使得整管在56～64GHz頻段內輸出功率可以達到60 W，增益可以達到54dB，電子效率可以達到8%。這對探索和研究V波段寬帶螺旋線行波管具有一定的指導意義。