论文摘要
近年来,国际学术界对THz技术的研究逐渐升温,由于THz波段处于毫米波与红外线之间,THz辐射的产生困难很大,目前THz源对于雷达、远距离探测、医学、实验等有重要的应用,需要高功率的THz辐射源,所以THz辐射源是研究的重点之一,而回旋管是很有发展前景的THz辐射源,本文的目的即是在用回旋管实现THz辐射方向作一些有益的尝试。在文章的第一部分我概述了THz技术的广泛应用、发展方向以及发展状况等问题,接着又对回旋管的基本原理进行了简要的介绍。在第二部分我对回旋管的冷高频分析方法进行了研究,运用场匹配法对单级突变结构进行了分析,再结合级联矩阵法对两级、多级直至渐变结构进行了分析,得出了整个传输结构的S参数矩阵,并根据相位改变的谐振条件得出了谐振频率的计算方法,也给出了Q值的计算方法,同时又研究了另一种较为简便的f和Q的计算方法,之后以理论研究为基础利用matlab编程计算了特定模式波的谐振频率及腔体Q值。在第三部分我对回旋管理论进行了研究,包括线性理论以及非线性非自洽理论,即轨道理论,研究了电子运动方程的推导及简化过程,用高斯分布来近似场的分部,利用对电子运动方程的数值计算研究了电子效率以及磁场参数的优化计算。在第四部分研究设计了200GHz回旋振荡管的高频结构,以前面两章的理论分析为基础分析了工作模式选择、竞争模式分析、腔体结构选择以及电参数选择等问题,得出了粒子模拟所需要的各项参数,利用粒子模拟软件magic对200GHz回旋管进行了模拟,并对模拟结果进行了分析,特别是腔体长度、磁场等参数对互作用效率的影响。最后,以200GHz回旋管的设计流程为基础对1THz回旋管进行了尝试性研究,同样分析了工作模式选择、竞争模式分析、腔体结构选择等问题,对设计结果也用magic软件进行了模拟。