太赫兹扩展互作用速调管注波互作用研究

摘要

随着太赫兹技术越来越引起研究者的兴趣，原来传统的微波电真空器件在涉及到太赫兹波段时，需要做出一定的改进以适应这个波段。扩展互作用速调管便是由传统速调管发展而来的可以完全满足在太赫兹波段工作的器件类型之一。人们在设计研制扩展互作用速调管时，常常借助实验或者通用仿真软件来获得其工作特性参数或其它有价值的数据。但是这些手段一般需要消耗大量的时间、人力和财力，而小型专用的计算软件就能够快速、简易地辅助研究工作的开展。 本文从太赫兹技术开始，展开了对其以及相应器件的讨论介绍，阐述了太赫兹技术的发展和前景，介绍了速调管和扩展互作用速调管的历史、工作原理，还对CAD技术进行了分析讨论。从数学和物理角度，分析了速调管的互作用过程以及介绍了相关的重要参数。然后利用数学推导进而得出耦合腔阻抗的矩阵表达式。 根据相关理论，首先推导了多间隙耦合腔在2?模式和?模式的电子电导计算公式，并设计开发了相应的计算软件。在改变工作电压、间隙宽度和周期长度等参数下，对耦合腔电子电导的稳定性进行了分析研究。同时，还和运动学理论推导的电子电导公式进行了计算结果对比，得到了很好的结果。其次介绍分析了扩展互作用速调管的小信号增益的计算公式与方法，并设计开发了相应的计算软件。在与文献中的计算结果通过对比后，得到了比较吻合的结果。最后根据一维圆盘模型，采用MATLAB开发设计了扩展互作用速调管电子转换效率计算软件，并与MAGIC仿真结果进行对比分析，简要的分析了其中的差异。使用开发的电子转换效率计算软件对耦合腔特征阻抗变化对电子转换效率带来的影响进行了初步的研究，并对结果进行了分析。 本文所设计开发的关于扩展互作用速调管的电子电导、小信号增益、大信号电子转换效率等计算软件具有易操作、计算时间短的特点。它在一定程度上能给相关的研究进程带来便利。

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