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结构特点与微波功率的利用效率

时间:2022-06-24 百科知识 版权反馈
【摘要】:从内部结构上来看,行波加速管与驻波加速管都是盘荷波导结构。所以,从微波功率的利用率来看,低能时驻波结构占绝对优势,但随着加速管能量的提高,驻波结构与行波结构的差别就会减小,驻波结构微波功率利用效率的优势就显得不是那么重要了。

从外观构造上来看,行波加速管是一根圆柱(筒)体。由于现在的驻波加速管多是边耦合结构,所以多数驻波加速管的外周都有许多“耳朵”,这是从结构上区分两种加速管最直接的外部特征。

从内部结构上来看,行波加速管与驻波加速管都是盘荷波导结构。但行波加速管只是利用了微波在圆波导内传输时会激励行波电场的一种慢波结构,在电子加速与能量转换的过程中,微波功率是从始端(枪端)向末端(靶端)传输并逐步降低,末端的微波功率一般是白白地消耗在吸收负载上,所以行波结构的微波功率利用率较低;而驻波加速管则是在行波加速管的基础上,在加速管的两端设立金属反射短路面,并经过优化设计,让微波功率在加速管内来回反射,形成位置固定但幅度随时间振荡的驻波电场,由于微波功率被充分利用,所以驻波结构的微波功率利用效率相对较高。

假设行波加速管与驻波加速管的长度相等,衰减系数也相等,则驻波加速管的等效微波注入功率与行波加速管的实际注入功率之间可用式2-8-52表示:

可见,驻波加速管的等效微波注入功率比行波加速管的实际注入微波功率提高了(1-e-4αL-1倍。这说明,当加速管较短(低能加速管)时,两者差别很大,但加速管较长(高能加速管)时,两者的差别会随之减小。所以,从微波功率的利用率来看,低能时驻波结构占绝对优势,但随着加速管能量的提高(长度增加),驻波结构与行波结构的差别就会减小,驻波结构微波功率利用效率的优势就显得不是那么重要了。

另外,从外部结构上来看,由于行波结构的加速电场是在时间上建立的,微波功率是从始端向末端传输,所以行波加速管必须在始(枪)端连接微波源,在末(靶)端连接微波吸收负载(见图2-7-3);而驻波加速管的加速电场是在空间上建立的,微波功率(能量)沿加速管是同时建立,所以理论上微波功率可以从加速管的任意位置注入,但实际设计制造的驻波加速管,一般是从加速管的中段连接微波源,末端也不需要吸收负载(见图2-7-4),这也是驻波加速管区别于行波加速管比较明显的外部特征之一。

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