本项目系统研究了频域一维/三维行波管多信号非线性理论,时域一维/三维行波管多信号非线性理论,重点研究了行波管中电子注与电磁波能量交换过程中,由群聚电子注产生的空间电荷场,建立了直流空间电荷场和交流空间电荷场模型,采用粒子模拟方法(Particle-in-Cell,PIC)计算了空间电荷场。结合高频场方程、运动方程、空间电荷场方程,我们迭代求解了行波管非线性注波互作用自洽方程组,计算了行波管中电子注与电磁波进行能量交换过程中产生的各种非线性现象,并尝试对其中部分非线性现象进行了物理机制的解释,包括谐波、交调和互调、AM-AM、AM-PM、相位失真、返波振荡等等。频域模型具有计算速度快,计算精度较高,适合于工程计算的特点但不能有效解释各种非线性特性的产生机制。时域模型完整计算了电子注与电磁波相互作用随时间的演化过程,可以跟踪各种非线性特性随时间产生、发展、演变的全过程,从而有可能提出产生这些非线性现象的物理机制,不过时域计算需要消耗大量的计算资源。
英文主题词traveling wave tube; space charge field; particle-in-cell; phase distortion