回旋管作為極具發(fā)展?jié)摿Φ奶掌澼椛湓?其頻率可調(diào)性能受到了廣泛的關(guān)注。許多用到回旋管的技術(shù)領(lǐng)域,將會因為回旋管頻率可調(diào)性能的提升而得到進一步的發(fā)展。通過激勵起一系列只有軸向模式數(shù)不同的模式,就有可能讓回旋管實現(xiàn)頻率可調(diào)�；匦芸朔顺叽绻捕刃�(yīng),使得其有較大的諧振腔尺寸。那么,通過改進其腔體結(jié)構(gòu),提高回旋管頻率可調(diào)性能也成為可能。諧振腔體的改進涉及傳統(tǒng)三段腔中的輸入段、互作用段和輸出段。對與輸入段和輸出段的改進,將會增加帶有傾角的圓柱波導;互作用段的改進則為改變其傾角,保持其腔體長度不變。適當?shù)那惑w結(jié)構(gòu)改進會使得有較大軸向模式數(shù)模式的起振電流降低。因此,回旋管在一定工作條件下的頻率調(diào)節(jié)帶寬就會變得更寬。本文主要工作內(nèi)容如下:1.從一階傳輸線方程出發(fā),結(jié)合邊界條件,求得了體模、邊廊模和對稱模的諧振頻率和衍射品質(zhì)因數(shù)。接著推導了歐姆品質(zhì)因數(shù)的表達式,求出了不同模式的歐姆品質(zhì)因數(shù),結(jié)合衍射品質(zhì)因數(shù)得到總品質(zhì)因數(shù)。2.在不同諧振腔的改進結(jié)構(gòu)中,分析了上述不同模式的諧振頻率、衍射品質(zhì)因數(shù)、歐姆品質(zhì)因數(shù)和總品質(zhì)因數(shù)的變化情況。得到了輸入段結(jié)構(gòu)改進,互作用段結(jié)構(gòu)改進和輸出段結(jié)構(gòu)改進對上述各參數(shù)有不同的影響,為改進型腔體的設(shè)計提供了依據(jù)。3.對于回旋管諧振腔有效長度的求解,給出了兩種思路:一種是利用散射矩陣,另一種是利用仿真軟件。本文利用仿真的方法對回旋管諧振腔有效長度進行了簡單的分析。4.基于上述分析,設(shè)計了一種改進型回旋管諧振腔體。與傳統(tǒng)三段腔進行比較,該腔體在相同的工作條件下,具有更寬的頻率調(diào)節(jié)范圍。
【學位單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2020
【中圖分類】：TN12;O441.4
【部分圖文】：

第一章緒論1第一章緒論1.1研究工作的背景和意義在十九世紀末，弗萊明（Fleming）用“太赫茲”這一詞來描述微波和紅外之間的一段頻率。太赫茲頻段的范圍一般是109Hz到1013Hz，從作為尚未被人類完全有效開發(fā)的太赫茲技術(shù)，其發(fā)展和應(yīng)用前景吸引著全世界科技工作者的關(guān)注[1-3]。較小的波長，讓太赫茲頻段在成像領(lǐng)域有巨大的優(yōu)勢。高分辨率使得太赫茲技術(shù)在空間遙感，雷達技術(shù)等方面有極大的發(fā)展?jié)摿4]。太赫茲波對生物組織的傷害小，所以在生物成像方面太赫茲技術(shù)也極大的應(yīng)用空間[5]。太赫茲頻段所具有絕對帶寬，可以使得以太赫茲波為載體的通信系統(tǒng)得到變革型的發(fā)展，還將會帶來巨大的經(jīng)濟效益[6]。在二十世紀初期，美國就將太赫茲技術(shù)放在“改變未來世界的十大技術(shù)”之列，眾多的高校和科研機構(gòu)都致力于太赫茲科學技術(shù)的研究以及應(yīng)用開發(fā)[7-18]。圖1-1電磁波頻譜圖1-2太赫茲安檢

第一章緒論1第一章緒論1.1研究工作的背景和意義在十九世紀末，弗萊明（Fleming）用“太赫茲”這一詞來描述微波和紅外之間的一段頻率。太赫茲頻段的范圍一般是109Hz到1013Hz，從作為尚未被人類完全有效開發(fā)的太赫茲技術(shù)，其發(fā)展和應(yīng)用前景吸引著全世界科技工作者的關(guān)注[1-3]。較小的波長，讓太赫茲頻段在成像領(lǐng)域有巨大的優(yōu)勢。高分辨率使得太赫茲技術(shù)在空間遙感，雷達技術(shù)等方面有極大的發(fā)展?jié)摿4]。太赫茲波對生物組織的傷害小，所以在生物成像方面太赫茲技術(shù)也極大的應(yīng)用空間[5]。太赫茲頻段所具有絕對帶寬，可以使得以太赫茲波為載體的通信系統(tǒng)得到變革型的發(fā)展，還將會帶來巨大的經(jīng)濟效益[6]。在二十世紀初期，美國就將太赫茲技術(shù)放在“改變未來世界的十大技術(shù)”之列，眾多的高校和科研機構(gòu)都致力于太赫茲科學技術(shù)的研究以及應(yīng)用開發(fā)[7-18]。圖1-1電磁波頻譜圖1-2太赫茲安檢

電子科技大學碩士學位論文2太赫茲及其相關(guān)技術(shù)是各個國家和科研機構(gòu)想要占領(lǐng)的技術(shù)高地。其中，太赫茲源就是太赫茲研究者討論的熱點話題。太赫茲頻段所處的特殊位置，雖然讓傳統(tǒng)的電子學器件或者光子學器件在該頻段無法正常工作，但這也為產(chǎn)生太赫茲輻射提供了兩種參考思路[19-20]。第一種思路既是參考電子學的理論研究，將其工作頻率降低至太赫茲頻段。這種思路產(chǎn)生的太赫茲輻射，位于太赫茲頻段的高頻部分，可以用于光譜學及其成像等應(yīng)用場景；第二種思路為將電子學中的研究方法作為基礎(chǔ)，再將電磁波的頻率升高到太赫茲頻段。這種思路產(chǎn)生的太赫茲輻射，位于太赫茲頻段的低頻部分，可應(yīng)用于傳統(tǒng)微波技術(shù)領(lǐng)域，如通信，雷達等。但是，這兩種方法的缺點也都比較明顯。固態(tài)太赫茲源因其高損耗，低功率且難以做到太赫茲頻段，其開發(fā)仍然面臨很大的困境。飛秒激光這一脈沖功率很高的太赫茲源，有著效率低這一缺點，使其在太赫茲技術(shù)的應(yīng)用上受到很大的制約。高能粒子在高速回旋運動中，利用同步輻射也可以產(chǎn)生太赫茲波，但是高昂的造價，裝置體積大且不能移動等缺點，使得其只可以工作在特定的場景。依據(jù)思路二所發(fā)展起來的電子真空器件，成為了太赫茲波最重要的輻射源之一，在太赫茲技術(shù)中的應(yīng)用前景非常廣泛。電真空器件作為產(chǎn)生太赫茲輻射的一種手段，擁有眾多的分支�；匦苁且环N基于自由電子受激輻射機制的電子真空器件。特殊的輻射機制，使得回旋管克服了行波管和速調(diào)管等傳統(tǒng)電真空器件難以解決的問題——尺寸共度效應(yīng)。較大的腔體尺寸，為高頻結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新提供了更多的可能。可以大功率輸出這一特性，讓回旋管的應(yīng)用場景更廣闊[21]，如可以應(yīng)用與動態(tài)核極化，核磁共振，電子回旋加熱等科學技術(shù)領(lǐng)域。圖1-3電真空器件輸出功率
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本文編號：2867996