太赫茲擴(kuò)展互作用速調(diào)管研究.pdf

1、太赫茲波在電磁波譜中占有重要的位置，它具有毫米波和紅外線所不同的性質(zhì)。近年來，由于一些新的太赫茲技術(shù)出現(xiàn)，在世界范圍內(nèi)引起一波研究太赫茲的浪潮。2004年太赫茲技術(shù)被評(píng)為影響未來世界的十大科技之一。在上個(gè)世紀(jì)80年代以前，由于缺乏太赫茲的有效產(chǎn)生方法和檢測(cè)手段，人們對(duì)該波段認(rèn)識(shí)甚少，但是，由于近年來超快激光技術(shù)的迅速發(fā)展，為太赫茲輻射脈沖的產(chǎn)生提供了穩(wěn)定可靠的激發(fā)光源，推動(dòng)了太赫茲技術(shù)在基礎(chǔ)研究、工業(yè)、軍事以及生物科技領(lǐng)域的應(yīng)用。目前，

2、太赫茲輻射的獨(dú)特性質(zhì)在生物醫(yī)學(xué)、微電子學(xué)、農(nóng)業(yè)、通訊、反恐以及其他領(lǐng)域應(yīng)用，已展示了它具有極大的價(jià)值。 然而，在太赫茲的發(fā)展中，存在一些制約太赫茲技術(shù)的發(fā)展因素。其中主要的有缺少輕便、經(jīng)濟(jì)適用以及能提供連續(xù)的、平均功率較高的太赫茲輻射源。目前，世界許多國(guó)家相繼開展了太赫茲技術(shù)的深入研究，已取得了重要的進(jìn)展。但是，如何提高太赫茲脈沖的功率是許多國(guó)家研究的一個(gè)重要方向。 為了提高太赫茲脈沖的功率，本文根據(jù)微波電子學(xué)理論，設(shè)計(jì)

3、了一種太赫茲擴(kuò)展互作用速調(diào)管放大器件。通過對(duì)其線路特性、高頻系統(tǒng)中電子注的調(diào)制、群聚、電子注與高頻場(chǎng)的互作用過程進(jìn)行研究以及數(shù)值模擬，得到了一種新型的太赫茲放大器。本論文的主要內(nèi)容如下： 介紹了太赫茲的發(fā)展過程和太赫茲技術(shù)的應(yīng)用；概述了速調(diào)管的發(fā)展和特點(diǎn)，對(duì)速調(diào)放大器的現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述。介紹了擴(kuò)展互作用速調(diào)管的主要結(jié)構(gòu)以及它們的發(fā)展趨勢(shì)。 本文系統(tǒng)介紹了速調(diào)管的群聚理論；利用群聚理論，進(jìn)行了太赫茲EIK小信號(hào)分析；利用空間

4、電荷波理論，對(duì)擴(kuò)展互作用速調(diào)管的工作原理進(jìn)行了研究。 在文中，研究了兩種結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展互作用速調(diào)管放大器。一種輸出在十三腔，另一種輸出在十四腔的模型。利用電磁模擬軟件CST對(duì)它們進(jìn)行冷仿真，得到放大器的幾何參數(shù)、色散曲線和工作點(diǎn)；利用PIC軟件對(duì)它們進(jìn)行熱仿真，在十四腔的結(jié)構(gòu)中，選擇器件的工作電壓為12.54kV，工作電流64mA，在輸入峰值功率為15.79mW，頻率為222.731GHz的TE10情況下，得到輸出峰值功率為16.7