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《电子科技大学》 2007年
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毫米波段平板矩形光栅辐射特性研究

张祖存  
【摘要】: 本文对Smith-Purcell和Cherenkov两种器件进行了比较深入、全面的研究,包括理论分析及粒子模拟,取得了一些有价值的研究成果。 本论文用理论分析和粒子模拟的方法分别研究了加盖板和不加盖板的平板矩形光栅的辐射特性,并对这两种情形进行了对比分析。此外,对于加盖板的平板矩形光栅,本文还研究了加挡板和有缺陷的几种变形结构对输出功率及频率的影响。本论文主要工作如下: 1.先用场匹配的方法推导出加盖板及不加盖板的平板矩形光栅“冷”腔及“热”腔的色散方程,再用数值分析的方法研究了光栅参数及电子注参数对色散特性及增益特性的影响,最后还对两种光栅数值分析的结果进行了比较分析。 2.用粒子模拟的方法研究了毫米波段不加盖板的平板矩形光栅的电磁波辐射特性,分析了电子注的群聚以及光栅表面场和电流的变化情况。研究表明:由于表面慢波参与注波互作用,使电子注产生群聚;表面慢波在垂直于光栅表面方向是呈指数衰减的凋落波,而谐波在传输中是并不呈指数衰减的辐射波;谐波辐射特性同Smith-Purcell效应所预期的基本一致,由于这种辐射是由群聚电子团产生的,因此是相干辐射;由于光栅的有限长度,呈指数衰减的表面慢波会从光栅两端辐射出去,变为辐射波。 3.用粒子模拟的方法研究了加盖板平板矩形光栅的辐射特性。研究结果表明,与不加盖板的情形相比,辐射不再满足Smith-Purcell辐射公式,而变为Cherenkov辐射。主要讨论加盖板后的Cherenkov辐射和不加盖板的Smith-Purcell辐射的异同,并着重研究盖板高度对Cherenkov辐射的影响。 4.研究了挡板及缺陷结构对输出功率的影响,研究表明,挡板及缺陷结构可以使得在加盖板的情形下器件的输出功率得到大幅度的提高;在不同的盖板高度,挡板及缺陷结构对输出功率的影响也有所不同。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:O432.1

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【引证文献】
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 侯钧;亓丽梅;高喜;杨梓强;;基于3维FDTD算法的金属柱平板慢波系统色散特性研究[A];2008年中国西部青年通信学术会议论文集[C];2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 侯钧;金属柱平板慢波结构的三维模拟研究[D];电子科技大学;2009年
2 滕丽丽;同轴型准光腔中线型电子注激励短毫米波的研究[D];电子科技大学;2010年
3 袁海军;等离子体加载的双平板慢波传输线中太赫兹波特性研究[D];电子科技大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
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2 范菊平,刘国治,陈昌华,胡咏梅,王宏军;带有反射腔的相对论返波管初步实验研究[J];强激光与粒子束;2001年03期
3 张军,钟辉煌,杨建华,舒挺;具有谐振腔的多波切伦柯夫振荡器的粒子模拟[J];强激光与粒子束;2003年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 蒙林,黎晓云,谢文楷,鄢杨,刘盛纲;充等离子体微波源高压电源的撬棒保护[J];强激光与粒子束;2001年03期
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4 范菊平,刘国治,陈昌华,宋志敏;带有反射腔的相对论返波管的数值模拟[J];强激光与粒子束;2002年01期
5 成永东,李家胤;多注速调管放大器的自适应均衡器研制[J];强激光与粒子束;2002年01期
6 张军,钟辉煌,刘列;充氦气对多波切伦柯夫振荡器工作特性的影响[J];强激光与粒子束;2003年03期
7 张军,钟辉煌;矩形波纹过模周期慢波结构色散特性及其单模工作分析[J];强激光与粒子束;2003年05期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 滕雁;高效同轴相对论返波管研究[D];清华大学;2010年
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4 马乔生;X波段相对论返波管振荡器研究[D];中国工程物理研究院;2008年
5 史宗君;周期束团驱动的毫米波及THz源的研究[D];电子科技大学;2009年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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2 冯保良;X波段高效率低磁场高功率微波源的研究[D];电子科技大学;2003年
3 郭军;X波段低磁场高效率返波振荡器的研究[D];电子科技大学;2005年
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5 高喜;具有反射器的相对论绕射辐射振荡器的研究[D];电子科技大学;2006年
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7 邓小乔;开放式反射器的研究[D];电子科技大学;2007年
8 肖琴;毫米波慢波振荡器研究[D];电子科技大学;2007年
9 高荣;内同轴过模相对论返波管的特性研究[D];电子科技大学;2007年
10 林娟;开放谐振腔SP FEL中电子注与高频场互作用的粒子模拟研究[D];电子科技大学;2008年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李家胤,于善夫,孙嘉鸿,周晓岚,李明光,刘盛纲;3cm 相对论返波管的实验研究[J];强激光与粒子束;1992年02期
2 陈嘉钰,梁正,张永川,杨梓强,李大治;新型准光学可调辐射源研究[J];强激光与粒子束;2001年01期
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4 王冠军,宫玉彬,路志刚,魏彦玉,王文祥;矩形栅慢波系统的高频特性分析[J];强激光与粒子束;2005年08期
5 王浩英,杨梓强,史宗君,马文多,刘文鑫,兰峰,梁正;毫米波段高功率绕射辐射振荡器的研究[J];强激光与粒子束;2005年08期
6 陈波;钱宝良;钟辉煌;;具有光子晶体带隙结构的返波振荡器的初步研究[J];强激光与粒子束;2006年05期
7 薛东海;王文祥;岳玲娜;魏彦玉;宫玉彬;;曲折圆形槽波导慢波系统的高频特性[J];强激光与粒子束;2006年09期
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
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中国硕士学位论文全文数据库 前8条
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3 邹巨洪;周期电磁结构色散特性研究计算[D];电子科技大学;2006年
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6 李文平;特殊三反射镜准光腔回旋管的研究[D];电子科技大学;2008年
7 卿波;等离子体填充平板周期光栅太赫兹辐射研究[D];电子科技大学;2008年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
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2 范菊平,刘国治,陈昌华,宋志敏;带有反射腔的相对论返波管的数值模拟[J];强激光与粒子束;2002年01期
3 王宏军,黄文华,刘国治;几种高功率微波频率诊断方法[J];微波学报;2001年01期
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