本文關(guān)鍵詞：短毫米波高次諧波行波管研究

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【摘要】：太赫茲波是介于毫米波和紅外線之間的電磁波,由于波段的獨(dú)特優(yōu)越性,太赫茲科學(xué)技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于軍事、通信、探測(cè)等領(lǐng)域。然而,小型化、高功率和低成本太赫茲源的缺乏限制了其在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。本文以非相對(duì)論電子束的高次諧波產(chǎn)生機(jī)理及其在倍頻行波管中的應(yīng)用為研究目的,設(shè)計(jì)了一種行波放大器——短毫米波高次諧波行波管,該器件的特點(diǎn)是電子束流經(jīng)過輸入信號(hào)的調(diào)制,電子相空間折疊產(chǎn)生電子群聚束團(tuán),并且能夠選擇特定的高次諧波進(jìn)行放大且能抑制其他諧波信號(hào)。該器件由成熟的短毫米波信號(hào)源驅(qū)動(dòng),在輻射段中由電流高次諧波激勵(lì)起諧波信號(hào)并放大。本文研究的主要內(nèi)容有:1、首先對(duì)折疊波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)的高頻特性和損耗特性進(jìn)行了理論分析,介紹了折疊波導(dǎo)一維非線性理論,設(shè)計(jì)出調(diào)制段和輻射段慢波結(jié)構(gòu),并對(duì)慢波結(jié)構(gòu)中注波互作用過程進(jìn)行分析研究。2、對(duì)折疊波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)的輸入輸出裝置和衰減器進(jìn)行了仿真研究,利用HFSS仿真軟件對(duì)過渡波導(dǎo)和輸入輸出窗的電壓駐波比進(jìn)行了仿真計(jì)算。3、對(duì)短毫米波高次諧波行波管進(jìn)行了理論研究并進(jìn)行仿真模擬計(jì)算,最后是加工裝配整管。通過HFSS仿真軟件對(duì)調(diào)制段和輻射段慢波結(jié)構(gòu)的高頻特性進(jìn)行了仿真,優(yōu)化出了慢波結(jié)構(gòu)參數(shù),在此基礎(chǔ)上對(duì)慢波結(jié)構(gòu)的損耗特性進(jìn)行了仿真計(jì)算。利用CST電磁仿真軟件的粒子工作室模塊對(duì)整管模型進(jìn)行仿真,優(yōu)化出最佳電子注工作電壓、調(diào)制段長(zhǎng)度和漂移管長(zhǎng)度。最終模擬結(jié)果為:電子注工作電壓為18.4kV、工作電流為120mA,輸入信號(hào)頻率為46GHz、功率為300mW,輻射段輸出信號(hào)為138GHz、功率為144.5W。輸出信號(hào)為輸入信號(hào)的3次諧波信號(hào),頻譜純凈,無(wú)其他振蕩信號(hào)或諧波信號(hào)的頻譜分量,證明了高次諧波行波管可以產(chǎn)生并放大諧波信號(hào),是一種很有前途的太赫茲器件。
【關(guān)鍵詞】：高次諧波行波管 短毫米波 太赫茲源 折疊波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN722;TN124
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 引言10-11
• 1.2 研究意義11
• 1.3 研究現(xiàn)狀11-12
• 1.4 本文主要研究工作12-14
• 第二章 折疊波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)理論分析與設(shè)計(jì)研究14-28
• 2.1 折疊波導(dǎo)的色散特性14-16
• 2.2 折疊波導(dǎo)的耦合阻抗16-17
• 2.3 折疊波導(dǎo)的損耗特性17-21
• 2.3.1 衰減系數(shù)17-20
• 2.3.2 有效電導(dǎo)率20-21
• 2.4 折疊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21-23
• 2.5 一維非線性理論23-27
• 2.5.1 電子運(yùn)動(dòng)方程24-25
• 2.5.2 電路方程25-26
• 2.5.3 空間電荷場(chǎng)26-27
• 2.6 小結(jié)27-28
• 第三章 調(diào)制段和輻射段設(shè)計(jì)研究28-36
• 3.1 調(diào)制段和輻射段的高頻特性28-32
• 3.1.1 Matlab計(jì)算高頻特性28-30
• 3.1.2 HFSS計(jì)算高頻特性30-32
• 3.2 調(diào)制段和輻射段的損耗特性32-34
• 3.3 TAU中注波互作用仿真分析34-35
• 3.4 小結(jié)35-36
• 第四章 輸入輸出裝置和衰減器的研究36-44
• 4.1 輸入輸出結(jié)構(gòu)36-41
• 4.1.1 輸入輸出窗36-38
• 4.1.2 過渡波導(dǎo)38-41
• 4.2 衰減器41-43
• 4.3 小結(jié)43-44
• 第五章 高次諧波行波管模擬研究44-67
• 5.1 短毫米波高次諧波行波管簡(jiǎn)介44-45
• 5.2 短毫米波高次諧波行波管的設(shè)計(jì)優(yōu)化45-53
• 5.2.1 工作電壓45-47
• 5.2.2 利用CST計(jì)算損耗47-49
• 5.2.3 調(diào)制段長(zhǎng)度49-50
• 5.2.4 諧波電流50-53
• 5.3 模擬仿真結(jié)果53-65
• 5.3.1 調(diào)制段仿真結(jié)果54-58
• 5.3.2 漂移管仿真結(jié)果58-60
• 5.3.3 輻射段仿真結(jié)果60-65
• 5.4 實(shí)物裝配圖65-66
• 5.5 小結(jié)66-67
• 第六章 總結(jié)67-69
• 致謝69-70
• 參考文獻(xiàn)70-72
• 攻碩期間取得的研究成果72-73

【相似文獻(xiàn)】

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