220GHz耦合腔擴(kuò)展互作用速調(diào)管研究.pdf

1、太赫茲(Terahertz, THz)波是指頻率在0.1~10THz,波長(zhǎng)為0.03~3mm范圍內(nèi)的電磁波,其波長(zhǎng)所處的位置位于微波毫米波與紅外線之間。由于其自身的特性,太赫茲技術(shù)具有廣泛重要的應(yīng)用前景,近年來(lái)已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界最熱門領(lǐng)域之一。
　　太赫茲輻射源是太赫茲科學(xué)技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一,因此對(duì)太赫茲源的研究十分重要。擴(kuò)展互作用速調(diào)管是一種可工作于太赫茲頻段的輻射源,本文首先對(duì)其進(jìn)行基礎(chǔ)理論分析,在此理論基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種

2、220GHz三腔結(jié)構(gòu)的矩形通道耦合腔擴(kuò)展互作用速調(diào)管,模擬研究其工作的可能性。本文中,電子通道采用矩形結(jié)構(gòu),輸入腔才采用喇叭口輸入結(jié)構(gòu),輸出腔采用矩形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。
　　采用CST軟件對(duì)其高頻結(jié)構(gòu)進(jìn)行冷腔模擬仿真。首先對(duì)單周期結(jié)構(gòu)擴(kuò)展互作用腔進(jìn)行冷腔仿真,研究腔體各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其色散特性,耦合阻抗,特性阻抗的影響,找出合適的腔體結(jié)構(gòu)參數(shù)。通過(guò)色散曲線得到其工作參數(shù)范圍。再對(duì)多間隙腔體進(jìn)行冷腔仿真,找出其工作模式,并研究其2π工作點(diǎn)的場(chǎng)分

3、布。最后再模擬研究輸入腔、中間腔、輸出腔冷腔結(jié)構(gòu)特性,計(jì)算其固有品質(zhì)因數(shù)。
　　結(jié)合冷腔仿真所得工作參數(shù),通過(guò)三維粒子模擬軟件MAGIC對(duì)整個(gè)耦合腔擴(kuò)展互作用速調(diào)管結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱腔仿真,研究各工作參數(shù)對(duì)輸出功率的影響。優(yōu)化各參數(shù),得到在陰極電壓為13.4kV,輸入波頻率為220.248GHz,電流密度為63A/cm2,工作電流為34mA,磁場(chǎng)為0.5T時(shí),輸入功率為3mW條件下,輸出峰值功率為21.468W,平均功率為10.734W,