内反馈式可调谐太赫兹行波管振荡器研究

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。

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