毫米波扩展互作用器件理论研究

《毫米波扩展互作用器件理论研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、：隱４各种故＊葦Ｂ－ｒＩＦ博壬学位论文ＤＯＣＴＯＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ＇令Ｉｓ飞－‘。＇‘？’帝＇＇耐：ｎ：ｒ．，．ｖｔｉｖ４论支题目毫米波扩展互作用器件理论巧究．学科专业等离子体物理Ｉ，ｊｊｆｌ学号２０１１１１０４０１０２作者姓名雷颜错指导教师ｎ扬教授ｉＳｂＭＭ｜｜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，除了文中特别加Ｗ标注和致谢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

2、科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我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。＾年作者签名：澤和托日期：＞１）＞月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、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、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）、作者签名：裘声乐导币签名：日期：年足月日方分

3、类号密级注1UDC学位论文毫米波扩展互作用器件理论研究（题名和副题名）雷颜铭（作者姓名）指导教师鄢扬教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别博士学科专业等离子体物理提交论文日期2015.09论文答辩日期2015.11.27学位授予单位和日期电子科技大学2015年12月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。THEORETICALRESEARCHFOREXTENDEDINTERACTIONDEVICEONMILLIMETERWAVEBANDADoctoralDissertationSubmittedtoUniversityofElectronicS

4、cienceandTechnologyofChinaMajor:PlasmaPhysicsAuthor:LeiYanmingSupervisor:Prof.YanYangSchool:SchoolofPhysicalElectronics摘要摘要扩展互作用器件体积小、重量轻、结构紧凑，在毫米波及更高的太赫兹频段上可实现大功率输出，相对于速调管、行波管、回旋管等器件有显著的特点和优势，对于毫米波及太赫兹技术的发展具有重要意义。目前国内对于微波毫米波电真空器件的研究主要集中在速调管、行波管和回旋管等器件方面，在扩展互作用器件方面开展的研究工作很少，存在很大的不足。本文从运动学角度出发，在

5、小信号条件下分析了扩展互作用器件中的物理过程，研究了扩展互作用腔的耦合系数和电子电导等特性，分析了扩展互作用结构在高频段应用的优势，扩展互作用腔体同时具有谐振腔与慢波线的特点，增加了特性阻抗和耦合系数，提高了互作用效率，同时也增大了功率容量，扩展互作用结构可对电子注进行有效的调制，显著缩短了各个腔体之间漂移段的长度，器件结构紧凑。计算机模拟在电真空器件的设计过程中起到的作用越来越重要，国内外也有多种仿真软件，但是计算时间通常需要数十、上百个小时，对器件的研发设计仍是一个极大的限制。本文基于一维模型，使用C++语言编制了扩展互作用振荡器和放大器的非线性程序。我们将冷腔电磁仿真软件得到的

6、场分布代入非线性程序进行计算，能够十分迅速地模拟注波互作用过程。在相同计算机硬件条件下，非线性程序计算时间约为PIC仿真软件的千分之一。结合电磁仿真软件，非线性程序显著缩短了器件的研发时间，在参数优化和器件设计方面具有较大的应用价值。本文对35GHz矩形结构EIO、35GHz矩形结构EIK、220GHz矩形结构EIK进行了深入系统研究，分析了不同间隙数情况下扩展互作用器件的特性、扩展互作用器件与传统单间隙腔体器件的特性差异，发现扩展互作用器件在大功率应用上具有显著的优势。结合小信号理论分析、非线性程序模拟和PIC仿真软件验证，提出了一套适用于扩展互作用器件的分析与研发方法。提出了一种

7、径向扩展互作用结构，与传统的扩展互作用器件相比具有较大的阴极面积，显著提高了工作电流并降低了阴极电流密度。在大功率应用方面该种新结构具有很大的研究价值与前景。本文对径向扩展互作用振荡器模型进行了理论分析、非线性模拟、PIC模拟验证，同时对电子光学系统进行了分析，证明了该种结构的可行性。关键词：扩展互作用，一维电子模型，运动学理论，非线性模拟，径向扩展互作用结构IABSTRACTABSTRACTExtendedinteractiondevicehasthec