新型平面型級聯(lián)行波管研究.pdf

1、受固態(tài)功率器件沖擊以及太赫茲應(yīng)用需求，電真空類行波管不斷要求向更高頻率、更高功率方向發(fā)展。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的行波管因其精細的結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的加工無法提供更高頻率的高功率輸出，因此需要采用新型高頻結(jié)構(gòu)行波管，同時尋求更大的輸出功率。通過集成和級聯(lián)等空間合成方式是目前解決大功率輸出的有效手段。同時由于現(xiàn)代加工工藝的不斷突破，從大電流陰極發(fā)射到LIGA和DRIE等技術(shù)的發(fā)展，為真空器件的規(guī)模集成提供了可能。
　　論文圍繞集成行波管所涉及理論、設(shè)計與

2、仿真開展研究工作，工作的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點可以概括為下述五個方面。
　　1、建立了電子光學(xué)多注集成系統(tǒng)基本理論。從靜態(tài)場的Maxwell方程組，考慮相對論效應(yīng)的動量方程以及電流連續(xù)性方程出發(fā)，構(gòu)建了電子光學(xué)基本理論模型。在軸對稱系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，發(fā)展了多注集成系統(tǒng)要求的非軸對稱電子光學(xué)系統(tǒng)理論模型。
　　2、建立了任意結(jié)構(gòu)的通用注波互作用理論模型。通過分析任意結(jié)構(gòu)的普遍場形態(tài)，得到了任意周期結(jié)構(gòu)下的小信號注波互作用理論模型。結(jié)合注

3、波互作用過程中能量轉(zhuǎn)化與守恒關(guān)系，建立了通用場理論模型，進而發(fā)展了通用的注波互作用大信號模型。針對集成行波管兩類典型結(jié)構(gòu)：并聯(lián)和串聯(lián)集成結(jié)構(gòu)的注波互作用特性進行了分析和討論。最后，建立了多電子注與電磁波的互作用理論模型，并分析了級聯(lián)行波管的輸入功率限制問題。
　　3、完成了多注并聯(lián)集成行波管的電子光學(xué)系統(tǒng)分析。重點討論了均勻場、Wiggler場、PCM場等多種類型磁場約束帶狀電子軌跡，并研究了帶狀電子注的空間合成技術(shù)，以及高效率多

4、注收集極分析，探討了并聯(lián)集成行波管電子光學(xué)關(guān)鍵技術(shù)。
　　4、完成了平面級聯(lián)行波管相關(guān)理論及設(shè)計研究。平面級聯(lián)行波管能極好的適應(yīng)行波管集成加工的特點，并能獲得更高的輸出功率。但各高頻結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵連接結(jié)構(gòu)是制約級聯(lián)性能的關(guān)鍵。論文給出了高頻分析的基礎(chǔ)理論，討論了平面級聯(lián)行波管的連接方式，最終設(shè)計了新型 E面截角波導(dǎo)，獲得優(yōu)良的傳輸性能的同時壓縮了連接尺寸。
　　5、完成了異構(gòu)級聯(lián)行波管的仿真和設(shè)計。異構(gòu)級聯(lián)行波管能夠充分不同高頻