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大功率太赫兹返波管的数值模拟研究.pdf
第 4 1 卷 第 12 期 西 安 交 通 大 学 学 报 Vol . 4 1 №12 2007 年 12 月 Dec . 2007 J OU RN AL O F XI′AN J IA O TON G U N IV ER SI T Y 大功率太赫兹返波管的数值模拟研究 1 1 ,2 2 张海 , 王建国 , 童长江 ( 1. 西安交通大学电子与信息工程学院 , 7 10049 , 西安 ; 2 . 西北核技术研究所 ,7 10024 ,西安) 摘要 : 为了提升传统超高频小功率返波管的工作频率和输出功率 ,提出了一种过模表面波太赫兹 返波管的紧凑结构. 其中 ,慢波系统是在一段过模圆柱波导内壁沿圆周方向平行挖去若干个均匀环 形槽构成的 ,相邻槽间距固定不变. 该结构较之传统的单模结构能有效地降低管内电场强度 、避免 场击穿 ,提高系统在太赫兹频段的功率容量. 采用数值模拟的方法对该慢波系统的结构参数进行了 筛选 ,最终选取波导内半径为 2 mm 、槽深为 02 mm 、槽宽为 06 mm 、单周期长度为 1 mm ,共采用 17 个周期. 利用 25 维粒子模拟程序对系统进行了热测实验 ,在电子注电压为 550 kV 、电子注电流 为 350 A 的条件下 ,模拟得到了 144 M W 的峰值功率输出 ,其能量转换效率达到 75 % ,振荡频率 高于 0 14 T Hz ,时域波形及频谱特性良好. 关键词 : 大功率 ;太赫兹返波管 ;表面波 ;慢波系统 ;25 维粒子模拟 ( ) 中图分类号 : TN 128 文献标识码 : A 文章编号 : 0253 - 987X 2007 12 - 1446 - 15 Numerical Simulation Research on High Power Terahertz Backward Wave Oscillator Zhang Hai1 , Wan g J ian guo 1 ,2 , Ton g Changj iang2 ( 1. School of Elect ronics and Infor mation Engineering , Xi ′an J iaotong U niver sit y , Xi ′an 7 10049 , China ; 2 . Nort hwest In stit ut e of Nuclear Technology , Xi ′an 7 10024 , China) Abstract : In or der to increa se t he wor k f requency and outp ut power cap acit y of t he conventional microwave backwar d wave o scillator (B WO) , a co mp act high power T Hz B WO wa s p rop o
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