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内反馈式可调谐太赫兹行波管振荡器研究
  • 项目名称:内反馈式可调谐太赫兹行波管振荡器研究
  • 项目类别:面上项目
  • 批准号:61172016
  • 申请代码:F010608
  • 项目来源:国家自然科学基金
  • 研究期限:2012-01-01-2015-12-31
  • 项目负责人:王自成
  • 依托单位:中国科学院电子学研究所
  • 批准年度:2011
中文摘要:

第一次提出了一种内反馈式可调协太赫兹行波管振荡器,拟通过对其工作机理、设计方法与制造方法的深入研究,获得W波段验证样管,完成0.22THz附近频段样管模拟计算,并获得0.22THz附近频段样管的慢波结构等主要部件。与外反馈式行波管振荡器的工作原理不同,这种新型器件的反馈信号并非通过引入外部反馈回路而获得,而是通过在行波管输出端附近引入恰当的反射的方法,把一小部分输出电磁波能量反射回来,经过输入窗后,再度被外部调谐装置反射回来,从而形成反馈信号。因此,与外部反馈式行波管振荡器相比,这种新型器件省去了外部反馈回路,使得结构更加简单。另外这种器件还通过在输入窗外引入调谐装置,具备了频率可调谐功能。这种器件具有与行波管相当的效率水平和功率水平,并且保持与返波管相似的体积小和重量轻的特点,将能够满足一些特定太赫兹技术领域的应用需求。因此,本项目具有重要研究意义。

结论摘要:

最近十年来,国内外都出现了太赫兹技术的研究和应用热潮。本项目正是这一潮流的一部分,主要工作如下。(1)完成W波段内反馈式可调谐行波管振荡器用双排举行栅慢波结构”冷”特性和振荡器的PIC互作用的计算机模拟,以及电子枪、输能结构和多级降压收集极的计算机模拟计算,在此基础上制定并验证了W波段太赫兹行波管振荡器用慢波结构、电子枪、输能结构和多级降压收集极的制造工艺,然后制造了1只工艺样管。工艺样管还存在漏气的工艺问题,因此该样管未进行进一步测试。上述工作中最困难的部分是W波段太赫兹行波管振荡器用慢波结构的制造。在项目的早期,采用电火花线切割方法分别加工上、下矩形栅结构,并将工的上、下矩形栅结构塞入管壳而获得慢波结构部件。但在将上、下矩形栅结构塞入管壳的时候,上、下矩形栅结构的一些栅齿在塞入管壳的时候被蹭掉。项目后期对慢波结构的制造工艺进行了改进,增加了两块作起支撑作用的“衬板”零件,并先将上、下矩形栅结构与衬板焊接在一起,然后再进行塞入管壳的操作,从而制造成慢波结构。经过这项工艺改进后,提高了慢波结构制造的成品率。(2)针对W波段返波管、W波段高效率行波管、0.22THz高效率行波管、0.35THz返波管、0.65太赫兹返波管等方面开展了大量理论研究,发表了30多篇论文,其中的很多具有较高的学术水平,对进一步研究太赫兹频段的各种真空电子器件具有重要的参考价值。(3)完成0.22THz波段行波管的慢波结构和输能结构的计算机模拟与结构设计,并开展了制造工艺的试验研究,获得了部件和零件样品。实验研究表明基于电火花线切割的制造方法已经不适合于加工0.22THz慢波结构。提出了一种采用基于激光加工的方法0.22THz返波管用双排矩形梳状慢波结构。制造了一批用激光切割加工的0.22THz返波管用双排矩形梳状慢波结构用上矩形栅零件,在显微镜下的观察和测量表明,各个关键尺寸的加工精度均在±0.005mm以内,完全满足0.22THz返波管用上矩形栅零件和下矩形栅零件的精度要求,为获得0.22THz返波管用慢波结构的制造方法奠定了坚实基础。提出了一种基于尖劈长条形窗片的新型输能窗,并获得了这种输能窗的目前的部件样品,但尚未进行性能测试。(4)W波段单独热路热敏式太赫兹功率探头的研制初步取得成功,一项相关的发明专利获得授权。(5)针对基于双排矩形栅慢波结构的行波管编写了一个带状注时域


成果综合统计
成果类型
数量
  • 期刊论文
  • 会议论文
  • 专利
  • 获奖
  • 著作
  • 34
  • 7
  • 0
  • 0
  • 0
期刊论文
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