耦合腔慢波电路的三维软件冷测模拟

讨论了在考虑行波管管壳影响的情况下,使用MAFIA模拟软件软件的冷测方法模拟耦合腔慢波电路的高频特性参数，包括色散特性、耦合阻抗和衰减特性，使色散特性精度提高到0.29%，其模拟结果比忽略管壳影响下的计算值更加接近实验数据，也证明了计算机模拟冷测方法可以取代实验测试方法。关  键  词  软件冷测;  MAFIA模拟;  管壳影响;  高频特性参数In  the  course  of  traditional  design，the  method  that  coupled-cavity  slow-wave  characteristic  data  gained  by  cold-test  experiment  is  called  hardware  cold-test，while  by  software  simulation  is  called  software  cold-test.  Software  cold-test  method  may  reduce  the  time  and  cost  of  Traveling-Wave  Tube  research  and  manufacture，and  design  some  novel  slow-wave  structure  to  avoid  costly  hardware  cold-test  and  shorten  development  periods.The  slow-wave  characteristic  data  includes  high-frequency  dispersion  characteristic、interaction  impedance  and  attenuation  characteristic.  In  the  hardware  cold-test  experiment，dispersion  curve  is  gained  by  resonance  method  testing  resonance  frequency  point  per  cavity  phase  shift.  Interaction  impedance  is  calculated  using  a  special  calculation  equation  expression  by  perturbation  method  testing  resonancefrequency  shift.So  far  many  papers  discuss  the  method  by  software  simulation  obtaining  such  characteristic  data.  Three-dimension  electromagnetism  software-MAFIA  4.1  releases  is  the  tool  software  of  simulation  cold-test  data.  After  thinking  over  existed  simulation  method  by  MAFIA  software，we  find  that  existed  simulation  often  ignored  effect  of  tube-envelop，and  directly  set  electric  wall  boundary  condition  in  the  structure  boundary.  The  simplification  method  cannot  accord  with  the  fact  condition.  Now  the  paper  improve  simulation  method  by  considering  effect  of  tube-envelop，then  making  the  result  more  consistent  with  hardware  cold-test  experiment  data  than  the  method  that  ignoring  effect  of  tube-envelop.1  Coupled  Cavity  Structure  modelThe  paper  models  the  961HA  couple  cavity  TWT  slow-wave  circuit  which  parameter  is  gained  in  the  paper[1].  The  961  HA  couple  cavity  TWT  is  used  in  the  intersatellite  communications  which  performance  is  70  w  and  59~64  GHz，a  very  important  device  in  millimeter  waveband  TWT.  The  main  view  and  cross  section  view  of  the  slow-wave  circuit  is  displayed  figure  1.2  Simulation  and  Result2.1  Electric  field  DistributionThe  both  ends  of  the  circuit  is  separately  set  different  boundary  condition  by  E  module  in  MAFIA  after  automesh.  After  the  circuit  is  solved  by  the  E-solver，we  may  obtained  eigen-frequency  and  electromagnetic  field  distribution  corresponding  to  different  boundary  condition.  The  full  of  course  simulating  three  kind  of  different  boundary  condition  spend  3  hour  and  12  minute  using  digital  400i  workstation.Electric  field  distribution  for  cavity  mode  in  couple  cavity  simulating  by  MAFIA  software  is  the  same  as  that  of  kantrowitx.F’s  paper[2].  The  relationship  of  phase  shift  per  cavity  with  eigen-frequency  is  gained  by  different  electric  field  distribution，then  data  of  couple  cavity  dispersion  characteristic  is  gained  by  the  frequency-phase  relationship.  The  contrast  figure  of  electric  field  distribution  for  cavity  mode  in  kantrowitx.F’s  paper  with  MAFIA  simulation  result  is  displayed  in  figure  2.