THz双通道行波管高频系统研究
本文选题：行波管 切入点：慢波结构 出处：《合肥工业大学》2015年硕士论文
【摘要】：太赫兹波是指波长为30um至3mm,频率介于0.1THz至10THz的电磁波。由于太赫兹(THz)波的一些独有性质,使得其在电子对抗、高数据率通信、远程高分辨率成像和基础生物学等方面具有重大的科学价值和广阔的应用前景。由于缺乏大功率、高效率、成本低廉以及结构简单紧凑的太赫兹辐射源及功率放大器,因此在很长的一段时间内人类对太赫兹波的开发受到了很大的限制。近年来真空电子器件在THz功率器件方面取得了迅速的发展,特别是微加工技术和真空电子学结合形成的微型真空电子器件。相对于光学及半导体太赫兹器件,微型真空电子器件具有输出功率大、结构简单紧凑、可在室温下工作等优点。本文基于具有二维结构的交错双光栅全金属慢波结构,设计了一个双路并联慢波结构,该结构采用两注电子及一个聚焦系统,具有平面二维结构。首先采用准周期边界分析法,对慢波结构的色散等冷测特性进行了详细研究。采用功分器和传输变换结构及双路周期性慢波结构组成高频互作用电路,输出口为WR-2.8标准波导口,在305GHz-335GHz获得较好的传输特性,反射系数S11-15dB,传输系数S21-4.6dB。利用粒子模拟,分析比较了单路及双路行波管增益特性,在电流密度53.57A/cm2情况下增益达到12.13dB。
[Abstract]:Terahertz wave is an electromagnetic wave with a wavelength of 30um to 3 mm and a frequency of between 0.1THz and 10THz. Due to some unique properties of THz wave, THz wave is used in electronic countermeasure and high data rate communication. Remote high-resolution imaging and basic biology have great scientific value and broad application prospects. Due to the lack of high power, high efficiency, low cost and simple and compact structure of terahertz radiation source and power amplifier, Therefore, the development of terahertz wave has been restricted for a long time. In recent years, vacuum electronic devices have made rapid development in the field of THz power devices. Especially the micro vacuum electronic device, which is formed by the combination of micromachining technology and vacuum electronics. Compared with the optical and semiconductor terahertz devices, the micro vacuum electronic devices have large output power and simple and compact structure. In this paper, a two-channel parallel slow-wave structure is designed based on a 2-D staggered double-grating all-metal slow-wave structure, which uses two electrons and a focusing system. It has a planar two-dimensional structure. Firstly, the dispersion iso-cold measurement characteristics of slow wave structure are studied in detail by using quasi-periodic boundary analysis method. The high frequency interaction circuit is composed of power divider, transmission transformation structure and double periodic slow wave structure. The output is WR-2.8 standard waveguide port, and it has good transmission characteristics in 305GHz-335GHz. The reflection coefficient S11-15dB and transmission coefficient S21-4.6dB. the gain characteristics of single-channel and two-channel TWT are analyzed and compared by particle simulation. The gain of TWT is 12.13 dB under current density 53.57A/cm2.
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN124
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，本文编号：1691327
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