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文檔簡介
1、擴(kuò)展互作用振蕩器(EIO,Extended Interaction Oscillator)是在20世紀(jì)50年代被提出的,這種器件在70年代得到很大的發(fā)展。EIO器件早期主要用作高功率微波輻射源,目前在毫米波波段乃至太赫茲波段已成為一種重要的高功率源器件。雖然 EIO的發(fā)展水平已趨于成熟,但是現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用對工作頻率和器件的體積要求不斷提高,使EIO迎來了新的發(fā)展空間和機(jī)會。隨著真空電子器件工作頻率的提高,器件的尺寸縮小,但需要器件具有高的功
2、率密度和功率容量,如何提高這兩個(gè)參數(shù)值已成為研究的重點(diǎn)之一。同時(shí)由于加工技術(shù)隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展不斷進(jìn)步,先后出現(xiàn)了EDM、LIGA、DRIM等微加工技術(shù),加工精度已經(jīng)達(dá)到了μm量級,隨之各種毫米波真空電子器件得到了極大的發(fā)展,并努力向更高頻段靠攏。
其中毫米波是頻率范圍為30GHz-300GHz范圍內(nèi)的電磁波,介于微波、紅外、光波之間。因此兼有這幾個(gè)特點(diǎn):第一,極寬的帶寬。第二,波束窄。第三,相比激光來說,它的傳播特性受氣候的
3、影響小,接近全天候特性。第四,毫米波器件的尺寸較微波器件而言要小很多。
本文主要是對毫米波W波段90GHz以上頻率的帶狀束EIO進(jìn)行初步的研究。為了對整個(gè)設(shè)計(jì)在理論上有足夠的認(rèn)識有必要對慢波結(jié)構(gòu)特性做恰當(dāng)?shù)姆治?。之后采用高頻電磁模擬軟件CST(Computer Simulation Technology)分析了一種擴(kuò)展互作用諧振腔的各結(jié)構(gòu)參數(shù)對內(nèi)部場分布的影響,得到一組較優(yōu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。最后分別利用CST和Chipic對該諧振腔
4、進(jìn)行了冷測和熱測,并通過優(yōu)化得到最優(yōu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和仿真結(jié)果數(shù)據(jù)。為了說明本文采用的帶狀束比傳統(tǒng)的柱形束更有優(yōu)勢,分別給出了二者在其他參數(shù)相同,同樣電子注發(fā)射面積情況下的模擬輸出結(jié)果。結(jié)果顯示,前者比后者的注波互作用效率高5個(gè)百分點(diǎn)。得到的最優(yōu)的結(jié)果是在電流密度為87A/cm2,電流大小為350mA,工作電壓為15.7KV,在2π工作點(diǎn)處頻率為92.3GHz,滿足工作于W波段,實(shí)現(xiàn)毫米波功率輸出,在輸出口處的輸出模式為TE10模的電磁波,平
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