太赫茲斜注管的研究.pdf

1、太赫茲波段是指頻率介于0.1~10 THz之間的電磁波,具有高頻率、高分辨率、超寬帶等特點。斜注管作為重要的太赫茲器件,已成功運用于短波雷達(dá)、保密通信等領(lǐng)域。斜注管是傳統(tǒng)返波管的一種改進(jìn)管型,區(qū)別于返波管的是,斜注管的電子注傾斜入射于慢波結(jié)構(gòu)表面,通過改變電子注的傾斜角度可以優(yōu)化有效互作用長度,從而獲得更高的功率和效率,同時斜注管又保留了返波管小型、輕便、低電壓等優(yōu)點。
　　本論文首先闡述了斜注管的基本工作原理和國內(nèi)外的發(fā)展情況。

2、然后對斜注管腔體場分布、冷特性和激勵方程進(jìn)行了數(shù)學(xué)分析。以矩形單柵慢波結(jié)構(gòu)為代表,通過各部分場方程的精確分析得到該慢波系統(tǒng)的色散方程和耦合阻抗公式。分析了帶狀電子束的聚焦磁場,通過Magic仿真給出了聚焦磁場對電子束傳輸?shù)挠绊憽?br>　　利用 CST(MWS)軟件,模擬計算矩形單柵慢波系統(tǒng)的色散特性和耦合阻抗,并分析了各結(jié)構(gòu)參數(shù)對慢波結(jié)構(gòu)色散特性的影響。最后,利用 Magic軟件編寫了互作用程序,對斜注管進(jìn)行三維數(shù)值仿真。利用矩形單柵

3、慢波結(jié)構(gòu),設(shè)計了0.1 THz斜注管,工作電流200 mA,工作電壓在4.6~5.1 kV之間調(diào)節(jié),可以在98.78~100.65 GHz的頻率范圍內(nèi)得到15.42~39.27 W的頻率連續(xù)可調(diào)的平均輸出功率;利用矩形單柵慢波結(jié)構(gòu),設(shè)計了0.4 THz斜注管,工作電流200 mA,工作電壓在3.6~4.2 kV之間調(diào)節(jié),可以在395.55~410.58 GHz的頻率范圍內(nèi)得到8.19~16.46 W的頻率連續(xù)可調(diào)的平均輸出功率;利用正弦

4、慢波結(jié)構(gòu),設(shè)計了0.65 THz斜注管,工作電流80 mA,工作電壓在3.9~4.3 kV之間調(diào)節(jié),可以在641.097~646.439 GHz的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生0.86~1.95 W的頻率連續(xù)可調(diào)的平均輸出功率;利用交錯雙柵慢波結(jié)構(gòu),設(shè)計了1.5 THz斜注管,工作電流80 mA,電壓在6.0~6.4 kV之間調(diào)節(jié),可以在1534~1545 GHz的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生1.09~3.99 W的頻率連續(xù)可調(diào)的平均輸出功率。
　　本文設(shè)計的