THz回旋返波管研究.pdf

1、太赫茲技術(shù)是目前國際和國內(nèi)的研究熱點(diǎn)，太赫茲輻射源是重要的太赫茲器件，具有重要的研究價(jià)值?；匦挡ü苁且环N基于電子回旋脈塞機(jī)理的快波真空電子器件，能產(chǎn)生高功率、高效率電磁輻射。它在毫米波雷達(dá)、受控?zé)岷司圩儭⒌入x子體加熱和診斷、定向能武器以及材料處理等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
　　 回旋返波管是利用電子注與波導(dǎo)中的反向波互作用產(chǎn)生高功率的電磁輻射。本論文利用回旋返波管注-波互作用理論，結(jié)合回旋返波管的原理和特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了TE03模TH

2、z回旋返波管，并對其起振電流進(jìn)行了理論分析和數(shù)值模擬。對起振電流隨電子注電壓、外加磁場、互作用長度以及工作頻率的變化情況進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。得到在頻率為220GHz、外加磁場為8.55T、互作用長度為23mm和電子注電壓為55kV時(shí)的起振電流為1.86A。并對工作頻率范圍內(nèi)的效率進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，得到回旋返波管的最大效率為20％左右。對有效工作帶寬內(nèi)頻率調(diào)諧作了分析，分別對電調(diào)諧和磁調(diào)諧進(jìn)行了分析，得到在工作頻帶內(nèi)，回旋返波管的工作頻率隨外加磁

3、場的增加而升高，隨束電壓的升高而降低，并在截止點(diǎn)處有明顯的突變。
　　 本論文運(yùn)用電磁粒子模擬軟件MAGIC對220GHz回旋返波管進(jìn)行了粒子模擬。在相應(yīng)參數(shù)下，得出了外加磁場、電子注電壓、電子束電流對注波互作用的輸出功率和效率的影響，并對各參數(shù)下的工作頻率進(jìn)行了分析研究。然后將磁場、電壓、電流參數(shù)固定，改變腔體尺寸，研究了互作用長度對互作用輸出功率和效率的影響。最后改變腔體的結(jié)構(gòu)，分析了輸出漸變段對互作用的影響，并與原始結(jié)構(gòu)作

4、比較。得到結(jié)果如下：當(dāng)互作用長度為23mm、電子注電壓為55kV、電子橫縱速度比為1.5、電子束電流為6.2A、外加磁場為8.55T時(shí)，得到輸出功率為73kW，互作用效率為22.1％，并研究了束電壓為55kV時(shí)，回旋返波管互作用產(chǎn)生的功率隨磁場的增加而降低，效率也相應(yīng)降低，在8.55T-9.20T之間調(diào)節(jié)磁場，頻率從214.47GHz變化到222.21GHz，頻帶寬度為7.74GHz，功率大于30kW；當(dāng)固定外加磁場為8.55T時(shí)，使電