0.42THz大功率回旋管的模拟分析与设计

【摘要】：近年来,太赫兹技术成为世界各大国的前沿研究热点。因为它具有穿透性强、信噪比高、带宽超宽而脉冲窄、能量低,而且与很多生物大分子结构共振等特征,所以它在雷达、探测、通信、医疗等许多军民两用方面都有广泛的应用前景。然而,太赫兹技术还有许多难点未解决,其中就有太赫兹辐射源。回旋管是上世纪七十年代发展起来的新型电真空器件,它结构简单,尺寸相对于传统电真空器件大,因此容易加工且功率容量大,在毫米波段取得了巨大的成就。近年来,随着加工工艺的极大提高,回旋管成为一种被用于产生太赫兹波的高功率太赫兹辐射源。高频结构是回旋管的工作区:注波互作用区,能量交换区。它的结构特性直接影响到辐射场的产生及其功率大小,因此是必须了解和掌握的。本学位论文根据谐振腔耦合波理论、回旋管线性理论和自洽非线性理论,对0.42THz渐变复合谐振腔回旋振荡管的高频结构进行了设计与研究。具体研究内容如下:1、根据线性理论,对0.42THz渐变复合谐振腔回旋振荡管的耦合系数、色散曲线和最重要的起振电流进行分析,尤其是分析电子横纵速度比、电压和磁场分别对起振电流的影响。2、根据耦合波理论,设计0.42THz渐变复合谐振腔回旋振荡管的高频结构,通过冷腔模拟仿真软件分析研究该腔体各个结构参数对其高频特性的影响。3、根据非线性理论,对0.42THz渐变复合谐振腔回旋振荡管的注波互作用非线性数值模拟计算,分析电子横纵速度比、引导中心半径、磁场、电流和电压等多方面对注波互作用效率的影响。