基于同軸TM-,81n-模諧振腔毫米波多注速調(diào)管研究.pdf

1、大功率毫米波源和THz波源是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)之一，但是不管是單注還是多注速調(diào)管在毫米波以上頻段都遇到了很多困難。原因是在高射頻段，在傳統(tǒng)的速調(diào)管體積尤其是互作用間隙寬度相當(dāng)小時(shí)，不僅制作加工十分困難，而且在保證較高的注波互作用效率前提下，很難避免互作用間隙出現(xiàn)強(qiáng)電場擊穿的問題。本文在大量閱讀國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，拚棄了傳統(tǒng)思維方式，研究了同軸TM812模3毫米波諧振腔的注波換能效率和微波能量的提取方法，探討了其用于毫米波多注速調(diào)管的可行

2、性。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　 ⑴扼要闡述了速調(diào)管的結(jié)構(gòu)及其工作原理、諧振腔理論以及腔體耦合均勻波導(dǎo)后的輸出電路計(jì)算方法、Isfel3D 的有限元算法和龍格-庫塔（R-K）算法的基本原理。
　　 ⑵從一維運(yùn)動(dòng)學(xué)理論出發(fā)，結(jié)合龍格-庫塔（R-K）數(shù)值計(jì)算方法，分析了電子穿越同軸TM812模諧振腔的換能效率。研究結(jié)果表明，在3毫米波段且諧振腔間隙寬度長達(dá)4毫米情形下，理想群聚電子注穿越同軸TM812模諧振腔的換能效率可達(dá)

3、3.29％，一般群聚電子注穿越同軸TM812模諧振腔的換能效率可達(dá)1.86％。
　　 ⑶結(jié)合三維電磁仿真軟件Isfel3D設(shè)計(jì)了一個(gè)可用于多注速調(diào)管并工作于3毫米波的同軸TM812模諧振腔。模擬計(jì)算表明，通過選取合適的同軸腔結(jié)構(gòu)及尺寸，該腔TM812模的諧振頻率為101106.04MHz，對該頻率的TM01模截止，因此不會(huì)產(chǎn)生微波泄漏。
　　 ⑷運(yùn)用小孔磁耦合原理，設(shè)計(jì)了沿軸向的同軸線與同軸TM812模諧振腔耦合的輸出電

4、路。采用反射系數(shù)相位法，結(jié)合高頻計(jì)算軟件Isfel3D，研究了該電路的耦合方式和耦合口結(jié)構(gòu)，以及耦合口結(jié)構(gòu)對這一輸出電路的外觀品質(zhì)因素所產(chǎn)生的影響。
　　 ⑸研究表明：耦合同軸線對輸出腔內(nèi)的同軸TMext Q812模式的電磁場結(jié)構(gòu)破壞甚微；在耦合口與同軸腔軸線的張角0 ?=22.5不變的情況下，諧振頻率主要取決于耦合口的高度， 越大諧振頻率越低；不僅耦合口高度影響外觀品質(zhì)因素，耦合口處同軸線的錐形內(nèi)導(dǎo)體的傾斜度對外觀品質(zhì)因素具有