太赫茲頻段擴展互作用振蕩器研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、太赫茲波是介于遠紅外與毫米波之間的一種電磁輻射,有非常重要的學術和應用價值。本論文研究了一種太赫茲波擴展互作用振蕩器(EIO)輻射源,進行了詳細地理論研究和模擬研究以及實驗研究,取得了令人滿意的結果。 本論文的主要工作和創(chuàng)新之處: 一、提出一種適合于太赫茲波段的新型慢波結構-矩形重入耦合腔,作為太赫茲EIO的慢波諧振系統(tǒng)。 二、在理論上詳細研究了該慢波系統(tǒng)的特性。分別采用導體微擾原理和脊波導的等效電路參數(shù),研究了

2、矩形重入諧振腔的頻率和電路參數(shù)。接著采用等效電路模型研究矩形重入耦合腔慢波系統(tǒng)的色散特性。同時選擇0.12THz和0.225THz兩個頻段,進行了相應的計算。 三、太赫茲波EIO的注-波互作用理論研究。在小信號的情況下,詳細推導了電子注在各個間隙和漂移區(qū)中的運動方程、效率、電子歸一化電導和起振電流等。利用大信號的電子圓盤模型,推導了各個電子圓盤在各個間隙和漂移區(qū)中的工作方程和在交界處的銜接方程。同時,采用MATLAB編制相應程序

3、,在太赫茲頻段中詳細計算和討論了以上這些參數(shù),并確定了最佳工作距離。 四、通過理論研究確定的結構尺寸,分別采用CST和MAGIC電磁模擬軟件對慢波系統(tǒng)的場分布、模式、色散特性進行了模擬研究,計算了耦合阻抗和特征阻抗。對特定結構的色散特性,理論結果和模擬結果取得了很好的一致,表明理論研究所采取的模型和參數(shù)是準確的。然后,采用MAGIC粒子模擬軟件對特定系統(tǒng)下的EIO進行了粒子模擬,對于圓形電子通道0.12THz、0.225THz和

4、矩形電子通道0.215THzEIO,輸出峰值功率分別為512W、44W和200W,研究表明EIO具有很寬的工作電壓。 五、結合國內(nèi)的加工技術,嘗試加工了0.11THz和0.22THz的慢波諧振系統(tǒng)。采取驗證性實驗方案,從8mm波段入手研制EIO整管,選擇折疊波導作為慢波系統(tǒng),以熟悉工藝和積累經(jīng)驗為目的,為今后的太赫茲EIO的研制奠定基礎。設計了整管結構,采用圓柱狀平板電子槍、線圈型脈沖磁場,進行了相應的整管實驗研究,測試了陰極和

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