220ghz扩展互作用速调管的理论和模拟研究

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1、Ｉ朵巧－＊ＩｊＩ４击种故＊著ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＴＥＣＨＮＯＩＥＮＣＥＡＮＤＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡ硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ義ＫＩ，＂：：论文题目２２〇ＧＨｚ扩展互作用速调管的理论和模拟妍究；＾料专＾无浅輸理学号２０１３２１０４０２１４■？作龍名冯慧寿ｐ職Ｍ二品＝Ｉ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特另肋日［＾标注

2、和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育化构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名；也Ｉ表日期；Ｗ６年Ｊ月／名日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子料技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或

3、扫描等复制手段保存、策编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：為％Ｉ导师签名：＾日期：＞０／６年月／《日分类号密级注1UDC学位论文220GHz扩展互作用速调管的理论和模拟研究冯慧君指导教师王清源教授电子科技大学成都陈洪斌研究员中国工程物理研究院绵阳申请学位级别硕士学科专业无线电物理提交论文日期2016年04月论文答辩日期2016年05月学位授予单位和日期电子科技大学2016年6月答辩委员会主席评阅人THEORETICALRESEARCHANDSIMULATIONOFA220GHzEXTEN

4、DEDINTERACTIONKLYSTRONAMasterDissertationSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:RadioPhysicsAuthor:FengHuijunAdvisor:Prof.WangQingyuan（Prof.ChenHongbin）School:SchoolofPhysicalElectronics摘要摘要太赫兹波位于红外波与毫米波之间，速调管在微波电子管中占有重要的地位，具有高增益、大功率、高可靠性等独特的

5、优点，当工作频率到太赫兹频段，扩展互作用速调管是最好的选择之一。因为扩展互作用谐振腔采用多间隙耦合腔结构，能够解决传统单间隙速调管在高频率工作时候存在的高频损耗和高频击穿等问题。本文主要介绍了太赫兹器件和扩展互作用速调管的发展和特点，对国内外扩展互作用速调管的发展现状进行了总结和综述。介绍了速调管的工作原理，对群聚理论和速调管耦合系数进行了推导，从等效电路的角度对谐振腔进行了分析，推导了谐振腔的等效电纳和特性阻抗表达式，并对多次互作用谐振腔和扩展互作用谐振腔的等效参量进行了分析。阐述了空间电荷波理论，并在这个前提下，结合等效电路的理

6、论，对多腔速调管小信号增益进行了推导，并得到四腔速调管的增益表达式。在高频结构设计中，对谐振腔结构、工作模式和周期以及部分结构参数进行了分析和确定，选择矩形梯形慢波结构作为谐振腔结构、2π模为工作模式。对高频结构进行了小信号理论下的仿真计算，在电子注直流电压16.5kV，电流30mA的条件下进行粒子模拟得到4.5W功率输出，频率为214.66GHz，增益为23.5dB，电子效率为0.9%，3dB带宽234MHz。计算了高频结构各谐振腔的参数，基于小信号理论编程对四腔速调管增益进行计算，得到了最大增益为21.45dB的结果，与仿真结果

7、比较吻合。在小信号下，改变部分参数，得最大增益的变化曲线。基于变化趋势，设计了一个大信号下的模型，在电子注直流电压18kV，电流150mA的条件下，得到了160W功率输出，频率为213.85GHz，增益为39.5dB，电子效率为6%，3dB带宽310MHz，并简要分析了结果参数改变的原因。关键词：太赫兹，扩展互作用速调管，2π模，等效电路，小信号IABSTRACTABSTRACTTerahertzisbetweeninfraredwavesandmillimeterwave.Klystronoccupiesanimportantpo

8、sitioninthemicrowavetube,withhighgain,highpower,highreliabilityandsoon.Klystronextendedinteractionisoneofthebestchoic