3mm扩展互作用器件理论及冷测实验研究

论文摘要

随着电子真空器件的发展,研究方向分为俩类:一种是将器件的工作频率往更高的频率发展,另一种就是研究新的工作原理的器件。扩展互作用器件便是在此研究过程中探索新的工作原理方向上的产物,扩展互作用器件采用慢波谐振系统,体积小、重量小,同时带宽大、功率高,拥有了行波管和速调管的优点。扩展互作用器件在目前的水平已经较为成熟,其工作的频率范围不仅仅是毫米波波段,目前已经可以达到了太赫兹波段。如何使得器件能够拥有高的输出功率和注波互作用效率是研究的重点。又随着器件工作频率的增大,其尺寸越来越小,这使得对于加工精度的要求越来越高,也一定程度上促进了微细加工的发展。本文工作是基于3mm扩展互作用振荡器的高频结构而进行的,在设计适合研究的扩展互作用器件的高频结构之前,对于扩展互作用器件的高频结构做了相关测试理论分析,并且通过CST软件设计了一个3mm的扩展互作用振荡器的高频结构用于研究接下来的工作,最终通过冷腔仿真结果确认微扰体的材料。最终可通过冷测试验确认EIO的工作模式及加工精度。本文研究内容:1)对扩展互作用器件的高频结构的相关工作原理进行研究,在此基础之上通过CST软件建立3mm的扩展互作用振荡器,并用CST仿真软件中的时域求解器测得所需要的S参数,以及用本征模求解器得到2?工作点的工作频率以及z轴上场强曲线并简单分析了该曲线与PIC仿真结果的关系。通过修改结构参数各个状态下的工作频率以及z轴场强曲线,分析每个结构参数改变对于高频结构的相关影响。在热腔仿真阶段,设定工作电压为17.6kV,电流为0.6A条件下,测得设计出的高频结构的输出功率为566W,注波互作用效率为5.36%。2)对于高频结构的冷腔仿真:通过CST仿真软件进行冷腔仿真,根据微扰法进行研究工作,确定了实验所需金属材料微扰体尺寸与电介质微扰体尺寸,通过CST仿真软件对实验方案的可行性进行了分析研究,确认了实验的具体方案。3)关于高频结构的冷测实验:通过矢量网络分析仪测试各个状态下扩展互作用振荡器的S11参数,从而得到频偏曲线,从而得到了场分布,也就是知道了工作模式,也可以用频率微扰公式得到场强曲线。实验中需要控制微扰体在高频结构中的位置,所以利用平移台来精确控制微扰体位置的微扰体模块。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 秦雨

导师: 蒙林

关键词: 波段,扩展互作用振荡器,场分布,微扰法,冷测实验

来源: 电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学,无线电电子学

单位: 电子科技大学

分类号: TN752;O441.4

总页数: 73

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