本發明專利技術公開了一種大功率毫米波與太赫茲輻射源裝置，包括第一低頻段慢波結構、第二低頻段慢波結構和高頻段慢波結構，所述第一低頻段慢波結構一端設有低頻信號接口和電子束接口，所述第二低頻段慢波結構一端設有信號接口，所述高頻段慢波結構設有輸出端口；所述第一低頻段慢波結構與第二低頻段慢波結構之間連接有第一漂移管，所述第二低頻段慢波結構與高頻段慢波結構之間連接有第二漂移管。本發明專利技術能夠獲得穩定的大功率太赫茲輻射源，同時具有技術成熟、結構簡單、成本低的特點。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于微波真空管件
，具體的說涉及一種大功率毫米波與太赫茲輻射源裝置。
技術介紹
THz輻射通常指的是頻率在0.1THz IOTHz之間的電磁波，THz頻域位于毫米波和紅外輻射之間，是宏觀經典理論向微觀量子理論的過渡區域，也是電子學和光子學的交叉區域，在太赫茲頻譜技術、太赫茲成像和太赫茲通訊等應用前景良好。太赫茲輻射的量子能量很低，信噪比很高，頻率極寬，具有一系列特殊的性質，在基礎研究、信息技術、核技術、生物醫學、安全檢測和國防軍事等領域有相當重要的應用前景。在與太赫茲技術相關的諸多研究領域中，對太赫茲輻射源的研究占據了核心位置。目前有很多方法都可以產生THz輻射，利用自由電子的THz輻射源是其中之一，包括THz真空器件、電子迴旋脈塞和自由電子激光。對于真空電子器件，電子在真空中可以被加速到接近光速的運動速度，具有快速轉換功能；可以工作在很高的電壓和電流的條件下，可以獲得大功率輸出；電子在真空中的速度可控，當電子完成互作用后，通過多級降壓收集極回收電子能量，可以獲得很高的總效率。引入最先進的微加工技術，利用折疊波導慢波結構的太赫茲真空器件成為太赫茲頻域的一種大功率、小型化輻射源，目前在真空電子學領域得到了廣泛的關注。然而現有獲得大功率的太赫茲輻射源成本高，同時獲得的太赫茲輻射信號的頻率調諧與電子束電壓關系大，易因電子束的波動造成頻率的波動。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種大功率毫米波與太赫茲輻射源裝置，能夠獲得穩定的大功率太赫茲輻射源，同時具有技術成熟、結構簡單、成本低的特點。為解決上述技術問題，本專利技術所采用的技術方案是: 一種大功率毫米波與太赫茲輻射源裝置，其特征在于:包括兩段工作在毫米波或太赫茲波的低頻段的慢波結構(為了便于區分，稱之為第一低頻段慢波結構和第二低頻段慢波結構)和高頻段慢波結構，所述第一低頻段慢波結構一端設有低頻信號接口和電子束接口，所述第二低頻段慢波結構一端設有信號接口，所述高頻段慢波結構設有輸出端口 ；所述第一低頻段慢波結構與第二低頻段慢波結構之間連接有第一漂移管，所述第二低頻段慢波結構與高頻段慢波結構之間連接有第二漂移管；輸入的電子束與低頻段毫米波或者太赫茲波在第一低頻段慢波結構內互作用，產生速度調制，在第一漂移管產生電子群聚，并形成了子能帶，攜帶子能帶的電子束進入第二低頻段慢波結構，與輸入的低頻段毫米波或者太赫茲波再次進行速度調制，在第二漂移管區再一次產生電子群聚，產生密度調制，在此電子束電流內激勵起高次諧波電流，群聚的電子束攜帶激勵電流信號進入高頻段慢波結構，在此激勵起高次諧波的電磁波并被放大。進一步地，所述第一低頻段慢波結構另一端設有匹配負載端口。進一步地，所述第二低頻段慢波結構另一端設有匹配負載端口。進一步地，所述高頻段慢波結構設有匹配負載端口。進一步地，所述匹配負載端口連接有電磁波吸收裝置。進一步地，所述電磁波吸收裝置為集中衰減器，分布衰減器。進一步地，所述第一低頻段慢波結構、第二低頻段慢波結構和高頻段慢波結構為螺旋線、耦合腔或者折疊波導。進一步地，所述第一低頻段慢波結構的電子束接口的電子束通道形狀是圓形、方形或者橢圓形。進一步地，所述高頻段慢波結構設有收集極。本專利技術的原理是: 輸入的電子束與低頻段毫米波或者太赫茲波在第一低頻段慢波結構內互作用，產生速度調制，在第一漂移管產生電子群聚，并形成了子能帶，攜帶子能帶的電子束進入第二低頻段慢波結構，與輸入的低頻段毫米波或者太赫茲波再次進行速度調制，在第二漂移管區再一次產生電子群聚，產生密度調制，在此電子束電流內激勵起高次諧波電流，群聚的電子束攜帶激勵信號進入高頻段慢波結構，在此激勵起高次諧波的電磁波并被放大，然后經輸出端口輸出。與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果: 一、本專利技術的大功率毫米波與太赫茲輻射源裝置，包括第一低頻段慢波結構、第二低頻段慢波結構和高頻段慢波結構，第一低頻段慢波結構一端設有低頻信號接口和電子束接口，第二低頻段慢波結構一端設有信號接口，高頻段慢波結構設有輸出端口 ；第一低頻段慢波結構與第二低頻段慢波結構之間連接有第一漂移管，第二低頻段慢波結構與高頻段慢波結構之間連接有第二漂移管；輸入的電子束與低頻段毫米波或者太赫茲波在第一低頻段慢波結構內互作用，產生速度調制，在第一漂移管產生電子群聚，并形成了子能帶，攜帶子能帶的電子束進入第二低頻段慢波結構，與輸入的低頻段毫米波或者太赫茲波再次進行速度調制，在第二漂移管區再一次產生電子群聚，產生密度調制，在此電子束電流內激勵起高次諧波電流，群聚的電子束攜帶激勵電流信號進入高頻段慢波結構，在此激勵起高次諧波的電磁波并被放大，然后通過輸出端口輸出。本專利技術輸出信號的頻率調諧與電子束的電壓無關，能夠獲得穩定的大功率太赫茲輻射源，同時本專利技術使用技術更為成熟和價格更為便宜的低頻信號源作為輸入，獲得高頻的信號，具有成本低的特點。二、本專利技術能夠獲得頻率更高和功率更大的太赫茲輻射源，本專利技術獲得的太赫茲輻射源的頻率在ITHz以上，功率大約為100mW。三、本專利技術的第一低頻段慢波結構和第二低頻段慢波結構設有匹配負載端口能夠防止低頻信號的反射。四、本專利技術的高頻段慢波結構設有匹配負載端口，能夠消除反射的影響。五、本專利技術的第一低頻段慢波結構和第二低頻段慢波結構和高頻段慢波結構的匹配負載端口連接有電磁波吸收裝置，能夠吸收電磁波，防止電磁波進入漂移管。六、本專利技術的第一低頻段慢波結構、第二低頻段慢波結構和高頻段慢波結構為螺旋線、耦合腔或者折疊波導，具有選擇面廣，根據不同的情況，選用不同的慢波結構，提高本專利技術的實用性。七、本專利技術的高頻慢波裝置還設有收集極，能夠收集注波互作用的電子，以提高管子的效率。附圖說明圖1是本專利技術的結構示意圖。圖中標記:1、電子槍，2、第一低頻段慢波結構的信號接口，3、第一低頻段慢波結構，4、第一低頻段慢波結構的匹配負載端口，5、第一漂移管，6、第二低頻段慢波結構的信號接口，7、第二低頻段慢波結構，8、第二低頻段慢波結構的匹配負載端口，9、第二漂移管，10、高頻段慢波結構的匹配負載端口，11、高頻段慢波結構，12、輸出端口，13、收集極。具體實施例方式下面將結合附圖及具體實施方式對本專利技術作進一步的描述。本專利技術主要是由三段不同的慢波結構，前兩段工作在毫米波或太赫茲波的低頻段，即第一低頻段慢波結構和第二低頻段慢波結構；最后一段工作在毫米波或太赫茲波段高頻段，即高頻段慢波結構。慢波結構可以是螺旋線及其變形結構如環桿、環圈等，也可以是耦合腔及其變形結構如梯形線等，還可以是折疊波導及其變形結構如脊加載折疊波導、曲折雙脊折疊波導、槽加載折疊波導等。慢波結構之間通過漂移管相連接，漂移管為細長金屬管道，只能通過電子束而不能通過電磁波。電子槍主要產生電子束，電子束形狀可以是圓形、帶狀形或者橢圓形，電子束經電子束通道進入第一低頻段慢波結構，電子束通道可以是圓形、方形或者橢圓形。第一低頻段慢波結構輸入低頻段的信號；電子束在第一低頻段慢波結構中與低頻段的信號進行互作用，使電子束的速度產生較深的速度調制；第一低頻段慢波結構設有匹配負載端口，用于消除輸入端產生的反射影響。同時匹配負載端口還連接有電磁波吸收裝置，用于吸收電磁波，防止低頻電磁波進入漂移管。電磁波吸收裝置可以為管內本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種大功率毫米波與太赫茲輻射源裝置，其特征在于：包括第一低頻段慢波結構、第二低頻段慢波結構和高頻段慢波結構，所述第一低頻段慢波結構一端設有低頻信號接口和電子束接口，所述第二低頻段慢波結構一端設有信號接口，所述高頻段慢波結構設有輸出端口；所述第一低頻段慢波結構與第二低頻段慢波結構之間連接有第一漂移管，所述第二低頻段慢波結構與高頻段慢波結構之間連接有第二漂移管；輸入的電子束與低頻段毫米波或者太赫茲波在第一低頻段慢波結構內互作用，產生速度調制，在第一漂移管產生電子群聚，并形成了子能帶，攜帶子能帶的電子束進入第二低頻段慢波結構，與輸入的低頻段毫米波或者太赫茲波再次進行速度調制，在第二漂移管區再一次產生電子群聚，產生密度調制，在此電子束電流內激勵起高次諧波電流，群聚的電子束攜帶激勵電流信號進入高頻段慢波結構，在此激勵起高次諧波的電磁波并被放大。
【技術特征摘要】
1.一種大功率毫米波與太赫茲輻射源裝置，其特征在于:包括第一低頻段慢波結構、第二低頻段慢波結構和高頻段慢波結構，所述第一低頻段慢波結構一端設有低頻信號接口和電子束接口，所述第二低頻段慢波結構一端設有信號接口，所述高頻段慢波結構設有輸出端口 ；所述第一低頻段慢波結構與第二低頻段慢波結構之間連接有第一漂移管，所述第二低頻段慢波結構與高頻段慢波結構之間連接有第二漂移管；輸入的電子束與低頻段毫米波或者太赫茲波在第一低頻段慢波結構內互作用，產生速度調制，在第一漂移管產生電子群聚，并形成了子能帶，攜帶子能帶的電子束進入第二低頻段慢波結構，與輸入的低頻段毫米波或者太赫茲波再次進行速度調制，在第二漂移管區再一次產生電子群聚，產生密度調制，在此電子束電流內激勵起高次諧波電流，群聚的電子束攜帶激勵電流信號進入高頻段慢波結構，在此激勵起高次諧波的電磁波并被放大。2.根據權利要求1所述的大功率毫米波與太赫茲輻射源裝置，其特征在于:所述第一低頻段慢波結構另一端設有匹配負載...
【專利技術屬性】
技術研發人員：鞏華榮，王斌，唐濤，宮玉彬，
申請(專利權)人：電子科技大學，
類型：發明
國別省市：
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