近年来的理论研究和实验表明,等离子体填充高功率微波器件以后,可明显改善电子束的传输质量,大幅度地提高器件的互作用效率和输出功率,并能使器件的工作频率变得连续可调。等离子体的这些显著特性引起了各国学者的高度关注,使得等离子体微波电子学成为目前国际上十分活跃的前沿研究领域之一。该项目主要对等离子体加载慢波结构中电子束-微波-等离子体的相互作用进行理论研究与数值模拟,重点对两种等离子体加载慢波结构(波纹
相对论行波管是近年来发展起来的一种重要的高功率微波器件,已有的理论和实验研究表明等离子体填充的高功率微波器件具有提高器件的互作用效率、输出功率和工作频率等一系列优点。该项目研究了等离子体填充波纹波导行波管中束、波和等离子体互作用的线性理论,包括电磁波传播的色散特性和小信号增益,分析了等离子体填充密度、慢波结构的几何参数、电子束的电流和电压等对行波管特性的影响,研究表明等离子体的存在提高了器件的小信号增益和工作频率,对"冷"、"热"腔色散特性均产生了较大的的影响。在等离子填充波纹波导的分析中,还研究了等离子体低频模式的产生机理及其特性,结果表明低频等离子体模式也可使高频信号放大,但放大能力比TM模式要弱。同时,该项目还研究了强引导磁场下等离子体填充螺旋线行波管中的纵向场分布、色散特性、耦合阻抗和小信号增益,结果表明,对于一定密度的等离子体而言,存在着一最佳的等离子体填充半径。此外,该项目还研究了有限磁场作用下等离子体填充螺旋线的色散方程,对导电面模型和螺带模型分别进行了推导。该项目的研究成果可用于研制高功率行波管。