强激光与粒子束

作者：向怀鑫, 缪旻, 李振松, 边兴旺,

关键词：太赫兹（THz）, 折叠波导行波管, 3 dB定向耦合器, 功率合成, 注-波互作用,

针对太赫兹频段行波管输出功率较小的瓶颈以及对紧凑型设计的明确需求，提出一种管内功率合成的0.34 THz折叠波导行波管结构。首先，对太赫兹折叠波导慢波结构的高频特性进行了研究，通过仿真计算得到了其色散特性和耦合阻抗，0.34 THz处归一化相速度为0.248，耦合阻抗为0.46 Ω；其次，提出了用于管内功率合成的3 dB定向耦合器结构设计，分析表明，其在0.31～0.368 THz范围内，幅度平衡度在±0.19 dB以内，隔离度优于24 dB；最后，完成了基于3 dB定向耦合器管内功率合成的折叠波导行波管基本结构设计并构建了仿真模型，仿真结果表明，最大输出功率为9.16 W，增益为26.6 dB，3 dB带宽达到21 GHz。作为对比，单个折叠波导行波管输出功率为6.18 W，故管内合成的折叠波导行波管的输出功率是单个行波管输出功率的1.48倍；此外，与采用常规外置功率合成结构的双行波管组件设计相比，管内功率合成折叠波导行波管的横向尺寸至少缩减了56.5%。

来源：2024年第12期

《强激光与粒子束》期刊编辑部

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