【摘 要】
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太赫兹技术在宽带通信、医学成像、无损检测等方面存在着巨大需求,而目前限制太赫兹技术发展的问题是缺乏太赫兹辐射源。折叠波导行波管具有宽频带、高功率和结构易加工等优点,是发展太赫兹源的选择之一。G波段在太赫兹频段内的低频段,是一个具有实际应用价值的大气窗口频段,受到国内外众多学者关注。本文主要研究G波段折叠波导行波管,工作频率为214-224GHz,设计并加工得到了G波段折叠波导行波管,旨在通过测试验
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太赫兹技术在宽带通信、医学成像、无损检测等方面存在着巨大需求,而目前限制太赫兹技术发展的问题是缺乏太赫兹辐射源。折叠波导行波管具有宽频带、高功率和结构易加工等优点,是发展太赫兹源的选择之一。G波段在太赫兹频段内的低频段,是一个具有实际应用价值的大气窗口频段,受到国内外众多学者关注。本文主要研究G波段折叠波导行波管,工作频率为214-224GHz,设计并加工得到了G波段折叠波导行波管,旨在通过测试验证设计方案,为后续相应理论研究提供一定参考。本文的主要工作有:1、基于电子枪工作参数,利用Opera-3D软件设计了一支工作在G波段圆形注电子枪;根据聚焦需求设计了相匹配的周期永磁聚焦系统;最后将电子枪与周期永磁聚焦系统联合建模和仿真,完成了G波段折叠波导行波管电子光学系统的设计。2、利用等效电路理论分析慢波结构的色散和耦合阻抗特性,采用FWGTWT4.0软件设计了单段式折叠波导慢波结构,在工作频率214-224GHz范围内输出功率大于11.9W,增益大于27.8d B,采用CST软件计算了注-波互作用验证了设计方案,利用HFSS软件设计与慢波结构相匹配的输能窗与过渡波导。3、对单段式折叠波导行波管各部件加工并冷测,完成了整管装配并热测,测试结果出现自激振荡。4、在前期制管的经验上,利用衰减器重新设计了两段式折叠波导高频系统方案,工作频率214-224GHz范围内输出功率大于15W,增益大于30.63d B,并利用相速跳变技术优化了设计方案。5、对两段式折叠波导行波管加工,冷测合格后装配得到整管,搭建了测试平台,对样管的流通率、输出功率和增益进行测试,记录并分析实验结果。
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