該文從功率流觀察指令入手，對粒子PIC模擬軟件中表征輸出功率的曲線圖的物理問題進(jìn)行了理論分析。推導(dǎo)了功率流密度—— 坡印亭矢量S 的復(fù)數(shù)表達(dá)式，分析了PIC模擬軟件中功率流密度與真實功率之間的關(guān)系，解釋了在PIC模擬過程中，在不同抽向位置觀察到的功率流曲線圖不同的現(xiàn)象。并以8 mm二次諧波回旋速調(diào)管的非線性互作用模擬為例，對其輸出功率和模擬結(jié)果進(jìn)行了深入分析，提出了PIC模擬中功率流曲線圖的內(nèi)涵及輸出功率的正確讀取方法。
關(guān) 鍵 詞 模式; 輸出功率; 功率流; 坡印亭矢量; 行波

高功率微波器件在粒子加速、精確制導(dǎo)和目標(biāo)探測等方面有著巨大的應(yīng)用前景，我國在這方面的研究起步較晚，但在國內(nèi)學(xué)者的不懈努力下，近十幾年我國的高功率微波技術(shù)發(fā)展相當(dāng)迅速，有些方面已處于世界先進(jìn)水平[1-3]。由于電真空器件制管工藝復(fù)雜、費用昂貴，精度要求高、而且描述注-波互作用的大信號理論還不夠完善或不能準(zhǔn)確、迅速地求解。而隨著計算技術(shù)的快速發(fā)展，慣用的研究手段是在大信號理論的基礎(chǔ)上，采取相應(yīng)算法將這些理論編譯成計算機代碼，利用計算機進(jìn)行近似求解。國內(nèi)外的學(xué)者都在花費大量的時間和精力來開發(fā)用于冷腔設(shè)計和熱腔計算的優(yōu)化模擬的程序。實踐證明，采取先軟件仿真，后按照相關(guān)參數(shù)制造真空微波管是最有效的科研途徑[4-5]。在仿真8 mm二次諧波回旋速調(diào)管注-波互作用這一非線性過程中，在行波段的不同截面觀察輸出功率時卻得到了不同的功率流輸出曲線，針對這一事實，本文結(jié)合功率觀察命令得到的模擬數(shù)值對功率的提取方法做研究和探討。
1 注-波互作用理論
如果采用自洽理論來描述高功率微波器件中電子-波互作用的非線性過程，可分兩個方面考慮，一是電子運動激發(fā)起高頻場，用下面方程描述：