THz回旋管基础理论研究及数值分析

作     者：陈旭霖 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵青

授予年度：2012年

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

主      题：THz辐射源 同轴腔回旋管 3D整管仿真 磁控注入式电子枪 

摘      要：THz技术近年来受到国际学术界越来越多的关注,而THz技术中的一个重点技术-THz辐射源,也是现在的主要研究热点。THz波段由于处于一个特殊的位置而很少被人关注,以前对它的研究较少,现在来说,产生的THz辐射功率在瓦级以上的都比较少,这对于雷达、远距离探测等重要应用是远远不够的,而THz波段的回旋管理论上可以达到千瓦级的输出,是目前最有前途的大功率辐射源。 本文工作主要分为两部分： 第一部分：推导和阐述了回旋管线性理论、电子回旋脉塞的动力学理论,分析和设计了170GHz高功率同轴腔回旋管。同轴腔回旋管可以采用比较大的腔体结构,回旋管功率容量增大,且同轴结构的设计可以使得模式谱变得稀薄,有利于抑制模式竞争。根据回旋管线性理论研究了同轴内开槽的高频结构,对其模式选择性进行了分析。利用计算机模拟手段,建立高频结构的3D模型,对模型及各项参数进行优化,分析和归纳了对回旋管输出功率等的影响,最后设计得到了较好的结果。对回旋管整管建立了3D模型,对3D的整管联合仿真进行了研究,得到了初步的结果。 第二部分：基于电子光学理论,对双阳极磁控注入式电子枪进行了研究。建立了电子枪的物理模型,对其工作原理做了详细的阐述和分析,根据高频系统计算得到的对电子注的需求,采用粒子模拟软件编程进行数值计算。通过大量的模拟计算,分析和验证了各项设计参数对电子注性能的影响,得到了一些有用的结论,最终分别设计和计算了一支性能较好的用于170GHz回旋管和用于1THz回旋管的磁控注入式电子枪。