太赫茲擴(kuò)展互作用速調(diào)管輸入輸出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與整管優(yōu)化.pdf

1、由于現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微波技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，因此對(duì)能夠產(chǎn)生和放大微波能量的電子器件提出了更高要求。作為構(gòu)成微波真空電子器件主要類型，速調(diào)管的應(yīng)用能夠滿足這一需求。在保留傳統(tǒng)速調(diào)管的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展互作用速調(diào)管是為數(shù)不多的，能夠在高功率高頻率輸出的器件，作為新興THz輻射源研究的一部分，成為近些年真空電子器件的熱點(diǎn)。
　　本文首先對(duì)傳統(tǒng)速調(diào)管理論進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了耦合腔鏈擴(kuò)展互作用速調(diào)管，其電子注采用帶狀注，以實(shí)現(xiàn)在高頻段實(shí)現(xiàn)比

2、較高的功率輸出。本文中，輸入輸出結(jié)構(gòu)均采用波導(dǎo)耦合結(jié)構(gòu)，并采用四腔結(jié)構(gòu)，以提高其整體增益。并依靠數(shù)值計(jì)算和軟件仿真，對(duì)其高頻結(jié)構(gòu)以及輸入輸出結(jié)構(gòu)進(jìn)行了比較深入的分析。
　　在傳統(tǒng)諧振腔工作原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了能夠工作于太赫茲頻段的擴(kuò)展互作用速調(diào)管，并且利用軟件仿真，對(duì)其內(nèi)的場(chǎng)分布進(jìn)行了仿真分析，采用了2π工作模式，以利于電子注與高頻場(chǎng)的互作用。采用多間隙的諧振腔作為其高頻結(jié)構(gòu)，工作頻率在225GHz附近。
　　通過優(yōu)化輸入輸

3、出結(jié)構(gòu)耦合部分的結(jié)構(gòu)尺寸，提高了速調(diào)管換能性能。并在此基礎(chǔ)上，利用PIC粒子仿真軟件對(duì)其整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真優(yōu)化，得到結(jié)果如下，在電子注電流105mA，陰極電壓13kV，均勻聚焦磁場(chǎng)0.5T，在輸入微波頻率224.65GHz平均功率30mW的饋入下，能夠達(dá)到輸出平均功率36W，效率約為2.6％，增益達(dá)到了30.8dB。
　　以上仿真設(shè)計(jì)表明，所設(shè)計(jì)的速調(diào)管可以工作在太赫茲頻段，可以作為微波輻射源之一，這不僅為下一階段實(shí)際制管打下了基