行波管返波互作用及不稳定性抑制研究

发布时间：2020-05-13 20:59

【摘要】：随着太赫兹技术的快速发展,近年来电真空太赫兹源及太赫兹放大器作为研究热点,一直被各国学者广泛探索,各种新型慢波结构的太赫兹行波管、返波管被不断提出。其中,大功率太赫兹行波管期望通过增大电子注来提高输出功率,很容易引起返波振荡;而追求更高频率的太赫兹源,通常选用返波进行注波互作用。返波注波互作用自从被发现和提出以来一直都是行波管研究中的难点问题。由于各类行波管的慢波结构形状各异,传统建立于螺旋导电面行波管模型的返波互作用理论已经不能胜任,急需一种能够准确、快速模拟各种类型行波管返波互作用的方法。本论文依托具体的科研项目,针对各种类型行波管返波互作用理论的提出及仿真对比开展如下工作:1)针对需要一种方法仿真各类行波管返波互作用的问题,本文通过研究行波管共性特点及返波特点,提出了行波管通用返波互作用模型,并完成了相应的matlab代码开发工作。此模型能够描述各种行波管返波互作用的过程,快速得到其振荡频率和起振点。2)针对此通用返波互作用模型正确性的验证工作,本文利用编写的代码对一只工作频点在0.22THz附近的太赫兹频段折叠波导行波管的返波进行了仿真,快速计算得到其振荡频率和起振长度,仿真结果与实测结果基本吻合;对一只返波频点在17.5GHz附近的螺旋线行波管的返波进行了仿真,计算得到的结果和实测结果基本吻合;对一只新类型的V波段大功率带状注行波管的返波进行了仿真,能够快速计算得到新型行波管的振荡频率和起振点。3)为解决返波振荡的抑制问题,本文利用此通用返波互作用模型得到一只行波管的振荡频率和起振长度之后,快速确定加入内置衰减器的位置。通过加入衰减之后的返波增益图可以看出,此方法能够在短时间内解决各种行波管设计过程中的返波振荡问题。以上工作,在提出了行波管通用返波互作用模型并开发相关代码的基础上,通过三种不同类型的行波管仿真结果和实测结果对比证明了此方法的准确性,可以用其快速模拟各类行波管的返波互作用过程,并在此基础上有效快速的解决返波导致的行波管不稳定性问题。
【图文】：

行波管的典型构成

同轴螺旋槽结构
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN124

【参考文献】

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本文编号：2662535