新型平面型級聯行波管研究.pdf

1、受固態(tài)功率器件沖擊以及太赫茲應用需求，電真空類行波管不斷要求向更高頻率、更高功率方向發(fā)展。傳統(tǒng)結構的行波管因其精細的結構和復雜的加工無法提供更高頻率的高功率輸出，因此需要采用新型高頻結構行波管，同時尋求更大的輸出功率。通過集成和級聯等空間合成方式是目前解決大功率輸出的有效手段。同時由于現代加工工藝的不斷突破，從大電流陰極發(fā)射到LIGA和DRIE等技術的發(fā)展，為真空器件的規(guī)模集成提供了可能。
　　論文圍繞集成行波管所涉及理論、設計與

2、仿真開展研究工作，工作的主要內容和創(chuàng)新點可以概括為下述五個方面。
　　1、建立了電子光學多注集成系統(tǒng)基本理論。從靜態(tài)場的Maxwell方程組，考慮相對論效應的動量方程以及電流連續(xù)性方程出發(fā)，構建了電子光學基本理論模型。在軸對稱系統(tǒng)的基礎上，發(fā)展了多注集成系統(tǒng)要求的非軸對稱電子光學系統(tǒng)理論模型。
　　2、建立了任意結構的通用注波互作用理論模型。通過分析任意結構的普遍場形態(tài)，得到了任意周期結構下的小信號注波互作用理論模型。結合注

3、波互作用過程中能量轉化與守恒關系，建立了通用場理論模型，進而發(fā)展了通用的注波互作用大信號模型。針對集成行波管兩類典型結構：并聯和串聯集成結構的注波互作用特性進行了分析和討論。最后，建立了多電子注與電磁波的互作用理論模型，并分析了級聯行波管的輸入功率限制問題。
　　3、完成了多注并聯集成行波管的電子光學系統(tǒng)分析。重點討論了均勻場、Wiggler場、PCM場等多種類型磁場約束帶狀電子軌跡，并研究了帶狀電子注的空間合成技術，以及高效率多

4、注收集極分析，探討了并聯集成行波管電子光學關鍵技術。
　　4、完成了平面級聯行波管相關理論及設計研究。平面級聯行波管能極好的適應行波管集成加工的特點，并能獲得更高的輸出功率。但各高頻結構的關鍵連接結構是制約級聯性能的關鍵。論文給出了高頻分析的基礎理論，討論了平面級聯行波管的連接方式，最終設計了新型 E面截角波導，獲得優(yōu)良的傳輸性能的同時壓縮了連接尺寸。
　　5、完成了異構級聯行波管的仿真和設計。異構級聯行波管能夠充分不同高頻