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空间行波管（S-TWT）是卫星通信系统发射组件的关键部件。由于工作在太空环境，发射组件体积和重量受到很大限制，因此 S-TWT 需具有高效率、长寿命、高可靠性和小型化等性能和特点。提升 S-TWT 效率是保证卫星通信系统质量的核心技术之一。本文重点分析热、慢波结构形态和工作态电子注对S-TWT效率的影响，提出提升S-TWT效率的手段和措施。
首先，本文基于S-TWT工作时能量转换关系，分析了影响效率的各种可能的因素；给出了 S-TWT 互作用区热损耗的类别，推导了互作用区各类热损耗的表达式，分析了热损耗对 S-TWT 效率的影响；梳理了 S-TWT 互作用区各种波的分类和特点，分析了S-TWT自激振荡物理机理。在此基础上，分析了S-TWT“功率洞”现象的产生原因。
接着，建立了S-TWT互作用区热分析模型，推导了S-TWT工作态时慢波结构热传导和热形变的表达式，分析了夹持杆数量对慢波结构温差和螺旋线热形变的影响；基于多物理场耦合分析方法，获得 S-TWT 工作态时热损耗、温度分布和热形变；分析了热形变对接触热阻的影响，比较了考虑热形变前、后的慢波结构温度分布；根据热形变仿真结果，建立了慢波结构热形变后S-TWT模型，分析了热形变对S-TWT效率的影响。
然后，提出了可补偿热状态影响的末端六夹持螺旋线慢波结构，优化分析了该结构形态与高频特性，仿真分析了基于该结构的 S-TWT 温度分布、热形变和输出特性，并与传统三夹持螺旋线慢波结构的 S-TWT 的仿真结果对比。结果表明，与三夹持螺旋线慢波结构相比，末端六夹持结构最大热形变降低了56%，“功率洞”处返波振荡被消除，输出功率提高了42W。验证了末端六夹持螺旋线慢波结构减小热形变、抑制返波振荡和提高效率的效果。
最后，分析了 S-TWT 工作态电子注中电子的运动状态，给出了电子注中边缘电子的三维运动轨迹；提出了工作态电子注运动状态的薄盘分析模型，定义了电子注形态评估参数。在此基础上，得到了工作态电子注形态及速度沿慢波结构的变化规律，并分析了工作态电子注形态变化和径向速度对S-TWT效率的影响。
首先，本文基于S-TWT工作时能量转换关系，分析了影响效率的各种可能的因素；给出了 S-TWT 互作用区热损耗的类别，推导了互作用区各类热损耗的表达式，分析了热损耗对 S-TWT 效率的影响；梳理了 S-TWT 互作用区各种波的分类和特点，分析了S-TWT自激振荡物理机理。在此基础上，分析了S-TWT“功率洞”现象的产生原因。
接着，建立了S-TWT互作用区热分析模型，推导了S-TWT工作态时慢波结构热传导和热形变的表达式，分析了夹持杆数量对慢波结构温差和螺旋线热形变的影响；基于多物理场耦合分析方法，获得 S-TWT 工作态时热损耗、温度分布和热形变；分析了热形变对接触热阻的影响，比较了考虑热形变前、后的慢波结构温度分布；根据热形变仿真结果，建立了慢波结构热形变后S-TWT模型，分析了热形变对S-TWT效率的影响。
然后，提出了可补偿热状态影响的末端六夹持螺旋线慢波结构，优化分析了该结构形态与高频特性，仿真分析了基于该结构的 S-TWT 温度分布、热形变和输出特性，并与传统三夹持螺旋线慢波结构的 S-TWT 的仿真结果对比。结果表明，与三夹持螺旋线慢波结构相比，末端六夹持结构最大热形变降低了56%，“功率洞”处返波振荡被消除，输出功率提高了42W。验证了末端六夹持螺旋线慢波结构减小热形变、抑制返波振荡和提高效率的效果。
最后，分析了 S-TWT 工作态电子注中电子的运动状态，给出了电子注中边缘电子的三维运动轨迹；提出了工作态电子注运动状态的薄盘分析模型，定义了电子注形态评估参数。在此基础上，得到了工作态电子注形态及速度沿慢波结构的变化规律，并分析了工作态电子注形态变化和径向速度对S-TWT效率的影响。