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300GHZ输出窗设计 摘要 微波电真空器件是雷达、通信、广播、加速器等一些电子系统的心脏部件。而输出窗是大功率微波电真空器件的关键部件，对器件和系统的频段、功率容量、可靠性和寿命具有重要作用。本文基于盒型输出窗模型，采用matlab、cst300GHz-330GHz频段的蓝宝石窗片常规输出窗与非常规输出窗。并对非常规输出窗模型的输出特性与各种结构参量的关系进行了优化模拟，讨论了该输出窗结构变化对其输出特性的影响，得到理论上的最优模型参数。同时，采用现有半径为3mm的蓝宝石窗片，设计适合与300GHz的盒型窗结构并模拟优化。 关键字：盒型窗,太赫兹输出窗，非常规输出窗ABSTRACT Microwave vacuum electron devices are the key components in radar, communication, broadcasting, accelerators and the other electron systems. The output windows are the key parts in high-power microwave electron, power level, reliability and lifetime of the devices. In this paper, based on a box type window model and Matlab, CST software, the conventional box type sapphire window and the irregular box type sapphire window are analyzed at the frequency band of 300GHz-330GHz.The relation of output characteristics with various parameters in the irregular box type sapphire window is simulated; the influence of the parameter S21 by changing the construction of the window is discussed; finally, the optimal theoretical model parameters is obtained. And, Using actual radius of 3 mm sapphire window, design the window for 300GHz and simulate the consequence. Key Words: Box Type Window, Output Window Of THz, Irregular Type Window.目录 第一章 引言 1 1.1 课题背景 1 1.2 盒型输出窗研究现状 2 1.3 研究输出窗的目的和意义 4 1.4 课题的内容 4 第2章 盒型输出窗的理论分析 6 2.1 引言 6 2.2 常规盒型输出窗等效电路理论分析 6 2.3高频厚窗结构分析 11 2.4盒型输出窗的设计步骤 13 2.5常规输出窗基本参数的计算 14 第3章 盒型输出窗的模拟计算与分析 17 3.1常规盒型输出窗的设计 17 3.1.1 CST模型优化 18 3.1.2 结果分析讨论 19 3.2非常规盒型输出窗设计的模型分析。 20 3.2.1非常规输出窗理论分析 20 3.2.1圆波导直径的优化 22 3.2.2圆波导长度的优化 23 3.2.3结构微调验证 25 3.2.4结果分析讨论 26 3.3半径 蓝宝石窗片非常规盒型输出窗设计 28 3.3.1盒型窗的窗片分析 28 3.3.2结构优化 30 3.3.3结果分析讨论 37 第4章 结束语 39 参考文献 40 致谢 41 附录 42 附录一：常规输出窗圆波导长度求解Matlab程序 42 外文资料原文 43 翻译文稿 50 引言 课题背景 微波电真空器件是利用电子注与微波电磁场相互作用而进行微波产生和放大的真空电子器件，是各种微波电子系统的心脏，在当今信息时代占有极其重要的地位。已经广泛应用于雷达、通信、电视广播、粒子加速器、可控热核聚变装置、微波遥感、微波加热、材料处理和制备等领域。由于微波电真空器件具有高峰值功率，高平均功率以及较低成本等特点，再进入21世纪的今天，仍然是一种不可替代的微波功率源。 输出窗是伴随着微波电真空器件的出现而诞生的，是大功率微波电真空器件、加速器和其他大功率微波电子系统的关键部件，对器件和系统的容量、高频特性、可靠性和寿命具有重要影响。