On the solving of Poisson’s equation for a cylindrical interaction region

Authors

  • А.В. Грицунов
  • И.Н. Бондаренко
  • В.П. Карнаушенко
  • М.И. Пятайкина
  • А.В. Сова

DOI:

https://doi.org/10.30837/rt.2019.1.196.18

Keywords:

electrostatic potential, Fourier analysis, eigenfunction, cyclic reduction

Abstract

A new numerical method for fast solving of Poisson’s equation in the simply connected interaction regions of O-type vacuum microwave devices is described. The principal specificity of this method, so-called Fourier analysis and eigenfunction decomposition (FAED), consists in using the finite Fourier series for the approximation of the radial dependence of electrostatic potential instead of the well-known Hockney’s cyclic reduction (CR) algorithm. This allows using Neumann boundary condition for the electrostatic potential at the axis of the interaction region instead of Dirichlet one, as in M-type devices.

References

Goebel D.M. Development of linear traveling wave tubes for telecommunications applications / D.M. Goebel, R.R. Liou, W.L. Menninger, X. Zhai, E.A. Adler // IEEE Trans. Electron Devices. 2001. V. 48, No. 1. P. 74-81.

Грицунов А.В. О спектральном подходе к моделированию СВЧ-приборов // Радиотехника и электроника. 2004. Т. 49, № 7. С. 882-885.

Грицунов А.В. Возбуждение электромагнитных колебаний произвольного спектрального состава за-мкнутыми электронными потоками в системах со скрещенными полями : автореф. дис. … д-ра физ.-мат. наук : 13.06.2006. Харьков : ИРЭ НАНУ им. А.Я. Усикова, 2006. 36 с.

Хокни Р. Численное моделирование методом частиц / Р. Хокни, Дж. Иствуд. Москва : Мир, 1987. 640 с.

Шуп Т. Решение инженерных задач на ЭВМ. Москва: Мир, 1982. 238 с.

Vaughan J.R.M. The space-charge potential in a cylindrical tunnel // IEEE Trans. Electron Devices. 1979. V. 26, No. 10. P. 1649-1654.

Грицунов А.В. Разложение нестационарных электромагнитных потенциалов по парциальным функциям электродинамической системы // Изв. ВУЗов. Радиоэлектроника. 2006. Т. 49, № 7. С. 10-20.

Марпл-мл. С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения.– Москва : Мир, 1990. 584 с.

Грицунов А.В. Методы расчета нестационарных негармонических полей в направляющих электродинамических системах // Радиотехника и электроника. 2007. Т. 52, № 6. С. 645-661.

Freund H.P. Theory of helix traveling wave tubes with dielectric and vane loading / H.P. Freund, E.G. Zaidman, T.M. Antonsen, Jr. // Phys. Plasmas. 1996. V. 3, No. 8. P. 3145-3161.

How to Cite

Грицунов, А., Бондаренко, И., Карнаушенко, В., Пятайкина, М., & Сова, А. (2019). On the solving of Poisson’s equation for a cylindrical interaction region. Radiotekhnika, 1(196), 145–152. https://doi.org/10.30837/rt.2019.1.196.18

Issue

Section

Articles