220GHz耦合腔擴展互作用速調管研究.pdf

1、太赫茲(Terahertz, THz)波是指頻率在0.1~10THz,波長為0.03~3mm范圍內的電磁波,其波長所處的位置位于微波毫米波與紅外線之間。由于其自身的特性,太赫茲技術具有廣泛重要的應用前景,近年來已經成為國內外學術界最熱門領域之一。
　　太赫茲輻射源是太赫茲科學技術應用的關鍵因素之一,因此對太赫茲源的研究十分重要。擴展互作用速調管是一種可工作于太赫茲頻段的輻射源,本文首先對其進行基礎理論分析,在此理論基礎上設計了一種

2、220GHz三腔結構的矩形通道耦合腔擴展互作用速調管,模擬研究其工作的可能性。本文中,電子通道采用矩形結構,輸入腔才采用喇叭口輸入結構,輸出腔采用矩形波導結構。
　　采用CST軟件對其高頻結構進行冷腔模擬仿真。首先對單周期結構擴展互作用腔進行冷腔仿真,研究腔體各結構參數對其色散特性,耦合阻抗,特性阻抗的影響,找出合適的腔體結構參數。通過色散曲線得到其工作參數范圍。再對多間隙腔體進行冷腔仿真,找出其工作模式,并研究其2π工作點的場分

3、布。最后再模擬研究輸入腔、中間腔、輸出腔冷腔結構特性,計算其固有品質因數。
　　結合冷腔仿真所得工作參數,通過三維粒子模擬軟件MAGIC對整個耦合腔擴展互作用速調管結構進行熱腔仿真,研究各工作參數對輸出功率的影響。優(yōu)化各參數,得到在陰極電壓為13.4kV,輸入波頻率為220.248GHz,電流密度為63A/cm2,工作電流為34mA,磁場為0.5T時,輸入功率為3mW條件下,輸出峰值功率為21.468W,平均功率為10.734W,