毫米波梯形线返波管的-研究

《毫米波梯形线返波管的-研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、摘要摘要返波管是一种无需外加输入信号，自激产生电磁波振荡的微波器件，它的重要特点是可以在宽频带范围内实现电子调谐。返波管的体积比在所有的真空器件里面是最高的，它是最有可能实现的小型THz源之一，因此它的研究也就成为了国内外专家研究的热门课题之一。本论文中主要研究了返波管的梯形慢波结构，并分析比较了圆形电子通道和矩形电子通道对于梯形慢波结构性能的影响。通过比较二者性能上的差异，从而选择出较佳的结构尺寸参数。本论文主要工作如下：1.对于微波真空器件的发展、返波管的发展概况以及返波管的结构组成、分类做了一个简单介绍，本文对于返波管梯形慢波结构的研究是建立在这些现有的研究成果

2、上的。2.研究了慢波结构两个重要参数，色散特性和耦合阻抗的相关理论，特别是有关耦合阻抗的计算方法理论。3.对圆形电子通道梯形慢波结构和矩形电子通道梯形慢波结构进行冷腔模拟，即不加电子注模拟，利用CST软件实现这一模拟过程，比较两种结构色散特性和耦合阻抗变化趋势的区别。并分析改变尺寸参数对于色散特性和耦合阻抗的影响。圆形通道结构的色散特性较矩形通道结构的色散特性平坦，耦合阻抗数值也高于矩形通道慢波结构。并且圆形通道结构的色散特性和耦合阻抗受尺寸影响很大。4.对圆形电子通道梯形慢波结构和矩形电子通道梯形慢波结构采用PIC粒子模拟软件进行热腔模拟注波互作用。比较两种结构在输

3、出功率、输出效率和频率的差别，并分析工作电压的改变对于输出的影响。圆形电子通道慢波结构在电压为6.8kV，电流为0.056A的情况下，输出功率为1.9W，输出效率0.5%。工作电压在5.8kV到7.2kV之间变化时，带宽为1.2GHz。矩形电子通道慢波结构在6.8kV电压下，电流为0.02A，输出功率为35.7mW，输出效率为0.02%。工作电压在5.8kV到7.2kV之间变化时，带宽为4GHz。两种结构的输出频谱都是十分纯净，没有干扰。圆形电子通道结构输出功率和输出效率较高，但带宽较窄，这是追求高功率的必然结果。关键词：梯形慢波结构，色散特性，耦合阻抗，注波互作用I

4、ABSTRACTABSTRACTBackwardwavetubeisakindofmicrowavedevices,whichcangeneratesself-excitedelectromagneticwaveoscillationwithoutadditionalinputsignal,Realizingelectronictuninginwidebandrangeisitsimportantcharacteristic.Thevolumeratioofthebackwardwavetubeisthehighestamongallthechaptervacuumd

5、evice,itisoneofthemostpossiblesmallTHzsources,soitsresearchhasbecomeoneofthehottopicresearchedbyexpertshomeandabroad.Thisthesismainlystudiesthetrapezoidalslow-wavestructureofbackwardwavetube,andcomparingtheinfluenceofcircularelectronicchanneltrapezoidalslowwavestructureandrectangularele

6、ctronicchanneltrapezoidalslowwavestructure.Bycomparingtheperformancedifferences,wecanchoosethebettersizeparametersofthestructure.Thereareanumberofpartsinthispaper:1.Thisarticlegiveanoutlineofthedevelopmentofmicrowavevacuumdevices,thedevelopmentofbackwardwavetube,thestructureofbackwardwa

7、vetubeandtheclassifyofbackwardwavetube.Thestudyonbackwardwavetubetrapezoidalslow-wavestructureisbasedontheexistingresearchresults.2.Twoimportantparametersofslowwavestructureisstudied,dispersioncharacteristicsandcouplingimpedancerelatedtheory,particularlywithrespecttothecalculat