具有任意轴向和角向周期性的金属契伦可夫器件研究

论文摘要

本论文的研究工作是结合横向科研课题“光导天线太赫兹辐射研究”展开的。契伦可夫(Cherenkov)器件作为最有前途的高功率微波器件之一,成为目前国内外研究的热点。慢波结构作为契伦可夫器件注波互作用的核心部件,其性能直接决定了器件的性能水平。快速、准确地获得各种形状慢波结构的色散特性具有重要的理论意义和实际意义。本论文在总结前人工作的基础上,采用理论分析和计算机模拟仿真相结合的方法对具有任意轴向和角向周期性的金属契伦可夫器件高频特性进行了一系列的研究。主要工作包括以下几个方面:首先,利用傅立叶级数展开慢波结构边界函数的方法,通过严格的理论推导得到通用色散方程,并利用该通用理论计算分析了新型脊加载盘荷波导慢波结构的色散特性。该理论原则上适用于分析具有任意边界形状的,并同时具有轴向周期性和角向周期性的圆柱金属契伦可夫器件的慢波结构。其次,将Gover理论应用于契伦可夫器件注波互作用的研究中,用来分析具有任意轴向和角向周期性的金属契伦可夫器件的小信号特性。并利用该统一理论,研究分析了新型脊加载盘荷波导慢波结构的小信号增益。最后,分析了不同结构参量和电子注参量对新型脊加载盘荷波导慢波结构的色散特性和小信号特性的影响。并通过与相关文献资料的结果以及仿真结果的对比验证,证明了本文算法的可行性和有效性。研究表明,通过合理的选择慢波结构的几何参量和电子注参量,可以使契伦可夫器件获得相对较宽的带宽和大的功率输出。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 选题的意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文的结构安排
• 2 周期慢波结构
• 2.1 引言
• 2.2 周期慢波结构的一般性质
• 2.3 周期慢波结构的分析方法
• 2.4 本章小结
• 3 具有任意轴向和角向周期性的金属契伦可夫器件色散特性研究
• 3.1 引言
• 3.2 数理基础
• 3.3 通用色散方程的推导
• 3.4 脊加载盘荷波导慢波结构色散方程的推导
• 3.5 数值计算及结果分析
• 3.6 本章小结
• 4 具有任意轴向和角向周期性的契伦可夫器件注波互作用线性理论研究
• 4.1 引言
• 4.2 Gover理论在契伦可夫器件中的应用
• 4.3 数值计算及结果分析
• 4.4 本章小结
• 5 全文总结及研究展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 研究展望
• 致谢
• 攻读硕士期间所发表的论文
• 参考文献