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太赫兹技术具有广阔的应用前景,并已成为当今世界上一项重要的前沿技术。近些年世界各国都投入了大量的专项资金进行太赫兹技术的研究。太赫兹行波管由于其高功率、小体积、宽带宽等优点,成为最具发展潜力的太赫兹源之一。在太赫兹行波管中,只有电子速度满足同步条件时,注-波互作用过程中高于同步速度的电子动能转换成高频场能量,实现微波信号放大,电子效率很低。互作用后的电子进入收集极,电子的剩余动能在收集极表面以热的形式耗散。降压收集极能够回收进入收集极的电子动能,提高整管效率。本论文针对0.22THz折叠波导行波管的降压收集极开展研究,完成了单级降压收集极的模拟计算和实验验证,并在此基础上完成了高效率三级降压收集极的模拟设计。本文的主要研究内容如下:1)阐述了降压收集极的工作原理,论述了二次电子的产生机理、对收集极的影响和抑制方法。2)首先以行波管注-波互作用后的电子注作为收集极入口电子注条件,通过改变单级降压收集极的电极电压,进行粒子模拟计算。然后对单级降压收集极进行整管实验。经对比,发现实验结果与仿真结果变化趋势一致,验证了设计模型的正确性。3)介绍了磁场再聚焦的原理和作用,据收集极入口电子注状态,确定在散群聚区不使用再聚焦磁场。然后利用粒子模拟软件对轴对称三级降压收集极进行粒子模拟并优化,得到了收集极效率大于90.63%、回流电流小于0.533 mA、一次电子全部被第三电极回收的轴对称三级降压收集极。4)为了降低回流电流,设计了第二电极入口为斜切结构的非轴对称三级降压收集极。斜切结构产生的非轴对称电场,可以改变电子运动轨迹,让部分电子在第二电极“着陆”,并有效减少了回流电流。通过粒子模拟优化斜切角度和电位设置,在斜切角度为35°且各电极电位依次为-12kV、-16.8kV、-17.5kV的条件下,得到了收集极效率大于89.24%、回流电流小于0.089mA的非轴对称三级降压收集极。