太赫茲科學與技術(shù)是當前的前沿研究領(lǐng)域之一,太赫茲波具有低能性、高透性、指紋譜性、寬帶性、瞬態(tài)性和相干性等獨特的物理性質(zhì)。這些優(yōu)良的物理特性使太赫茲波在衛(wèi)星通信、遙感成像、生物醫(yī)學和基礎(chǔ)科學研究等領(lǐng)域有著廣泛應用前景。目前,太赫茲科學與技術(shù)的發(fā)展主要受限于技術(shù)不成熟的太赫茲源,而對于需求中高功率、高效和長工作壽命的太赫茲輻射源來說,真空電子器件是相對切實可行的器件,它整體體積較小且能在常溫下工作。行波管與返波管是最為常見的兩種真空電子器件,它們的工作頻率已經(jīng)從KHz延伸至THz,輸出功率也從mW增加至MW。小型化與集成化已經(jīng)成為了真空電子器件的發(fā)展趨勢,通過采取多電子注系統(tǒng)與多級級聯(lián)結(jié)構(gòu)的方式以達到高功率的目的。首先,本文對基于矩形交錯雙光柵慢波結(jié)構(gòu)的返波管與行波管進行了深入研究。其次,在矩形交錯雙光柵慢波結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出了雙通道矩形交錯雙光柵慢波結(jié)構(gòu),并研究了由新慢波結(jié)構(gòu)構(gòu)成的行波管。最后,提出了三種級聯(lián)微波管的級聯(lián)方案并分別研究了不同方案的輸出特性。在具體的研究中,我們從理論上研究了矩形交錯雙光柵慢波結(jié)構(gòu)和雙通道矩形交錯雙光柵慢波結(jié)構(gòu)各自的色散特性,分析了由這兩種慢波結(jié)構(gòu)分別構(gòu)成的單管微波管與級聯(lián)微波管的傳輸特性,最終計算分析了微波管的波-注互作用。對以上單管微波管與級聯(lián)微波管的波-注互作用研究表明:1、基于矩形交錯雙光柵慢波結(jié)構(gòu)的返波管輸出功率可以達到13.47W。2、基于矩形交錯雙光柵慢波結(jié)構(gòu)的行波管最大增益可達18.8dB。3、基于雙通道矩形交錯雙光柵慢波結(jié)構(gòu)的行波管最大增益可達30.8dB。4、在行波管與返波管的級聯(lián)方案中,整管輸出功率為2.7W;兩支返波管的級聯(lián)方案中,整管輸出功率可達11.5W;兩支行波管級聯(lián)方案中,輸出功率可達13W,最大增益可達31.1dB。
【學位單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TN124;O441.4
【部分圖文】：

第一章 緒論太赫茲波概述1873 年，著名英國物理學家 JamesClerkMaxwell 出版《電磁學通論》，標學的發(fā)展進入新的紀元。在該著作中 Maxwell 使用嚴謹?shù)臄?shù)學理論和方法拉第的科學思想，并且建立了電磁場理論的完整體系。他把電與磁通過克斯韋方程組完美的結(jié)合在了一起，以簡潔的數(shù)學結(jié)構(gòu)，揭示了電場與磁聯(lián)系。自 1888 年赫茲首次證實電磁波的存在以來，電磁波很快地被應用日常生活當中，例如無線通訊、雷達和 RFID 等技術(shù)的運用。隨著對電磁研究，研究人員發(fā)現(xiàn)在毫米波與紅外線之間存在一個特殊的頻段，即太赫z）。太赫茲波可以被稱為毫米波和亞毫米波；而在光學領(lǐng)域，它又被稱線。太赫茲波的頻率范圍常被認為在 0.1~10THz；在有些場合的頻率范3THz。圖 1.1 展現(xiàn)了太赫茲波在電磁頻譜中的位置。

圖 2.1 反饋產(chǎn)生振蕩原理圖Fig 2.1 Illustrative diagram of feedback oscillation子注與基波為前向波的某模式電磁波的-1 次空間諧波相互作方向與-1 次空間諧波的傳播方向同向，而被放大的電磁能量方向相反的方向傳播，并且把一部分能量耦合到電子注對其進子注又繼續(xù)與-1 次空間諧波互作用，最終體現(xiàn)為電子注與-1 使整個模式電磁波的能量增加。振蕩器自激振蕩條件振蕩器產(chǎn)生自激振蕩需要滿意兩個條件：相位條件和幅值條件）所示，即電磁波在慢波結(jié)構(gòu)兩端反射一個來回的總相移要求生自激振蕩的幅值條件則為：2 2in out in inKR R P PA

帶寬、體積小、重量輕的大功率毫米波和亞毫米波放表征了電磁波在傳輸介質(zhì)中的相速度pv 隨頻率 f 的對慢波結(jié)構(gòu)研究中最為關(guān)注的一個特性，它與返波關(guān)。色散特性常用的表示方法有pv f曲線和k 曲曲線色散特性的直接表示方法，如圖 2.2 所示。它的優(yōu)點的關(guān)系，但是從該圖中未能獲取有關(guān)群速度的信息。程也不是相速和頻率的顯函數(shù)，需要經(jīng)過復雜的數(shù)在圖 2.2 中，曲線 a 為一條直線，表示相速的大小表無色散波；曲線 b 具有d d >0pv f 的特點，即相加（減小），代表異常色散或者反常色散；曲線 c 具隨頻率的增加（減小）而減�。ㄔ黾樱�，代表正常色

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王成;林長星;鄧賢進;肖仕偉;;140GHz高速無線通信技術(shù)研究[J];電子與信息學報;2011年09期

2 王成;劉杰;吳尚昀;鄧賢進;何曉英;;0.14THz 10Gbps無線通信系統(tǒng)[J];信息與電子工程;2011年03期

3 鄧賢進;王成;林長星;陳琦;周傳明;張健;劉倉理;姚軍;肖仕偉;蘇偉;劉杰;吳尚昀;黃慶鐘;張茜梅;顏軍;肖勇;;0.14 THz超高速無線通信系統(tǒng)實驗研究[J];強激光與粒子束;2011年06期

4 丁耀根;劉濮鯤;張兆傳;王勇;;真空電子學和微波真空電子器件的發(fā)展和技術(shù)現(xiàn)狀[J];微波學報;2010年S1期

5 施衛(wèi)博;汪偉;;一種基于BWO的太赫茲波透射式檢測系統(tǒng)設(shè)計[J];工業(yè)控制計算機;2010年03期

6 劉盛綱;鐘任斌;;太赫茲科學技術(shù)及其應用的新發(fā)展[J];電子科技大學學報;2009年05期

7 姚建銓;遲楠;楊鵬飛;崔海霞;汪靜麗;李九生;徐德剛;丁欣;;太赫茲通信技術(shù)的研究與展望[J];中國激光;2009年09期

8 孫博;汪偉;;基于BWO的太赫茲快速掃描成像系統(tǒng)設(shè)計[J];工業(yè)控制計算機;2008年11期

9 王明紅;薛謙忠;劉濮鯤;;太赫茲真空電子器件的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展評述[J];電子與信息學報;2008年07期

10 馬士華;施宇蕾;徐新龍;嚴偉;楊玉平;汪力;;用太赫茲時域光譜技術(shù)探測天冬酰胺的低頻集體吸收頻譜[J];物理學報;2006年08期

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1 廖復疆;;微波真空電子器件的發(fā)展戰(zhàn)略[A];中國電子學會真空電子學分會第十九屆學術(shù)年會論文集（上冊）[C];2013年

本文編號：2828321