Dankie dat jy Nature.com besoek het. Die blaaierweergawe wat jy gebruik het beperkte ondersteuning vir CSS. Vir die beste ervaring, beveel ons aan dat jy 'n opgedateerde blaaier gebruik (of versoenbaarheidsmodus in Internet Explorer afskakel). Intussen, om volgehoue ​​ondersteuning te verseker, sal ons die werf sonder style en JavaScript vertoon.
In hierdie vraestel word 'n 220GHz breëband hoëkrag-vervlegde dubbellem-reisgolfbuis ontwerp en geverifieer. Eerstens word 'n planêre dubbelstraal-verspringende dubbellem-stadigegolfstruktuur voorgestel. Deur 'n dubbelmodus-operasieskema te gebruik, is die transmissiewerkverrigting en bandwydte byna dubbel dié van enkelmodus. Tweedens om aan die hoë-uitsetvereistes van 'n dubbele buis te voldoen. potloodvormige elektroniese optiese stelsel is ontwerp, die dryfspanning is 20~21 kV, en die stroom is 2 × 80 mA. Ontwerpdoelwitte. Deur die maskerdeel en beheerelektrode in die dubbelstraalgeweer te gebruik, kan die twee potloodstrale langs hul onderskeie middelpunte gefokus word met 'n kompressieverhouding van 7, die fokusafstand 1 is ook goed gefokus, 0mm is ook goed gefokus. .Die stabiele transmissieafstand van die vlakke dubbele elektronstraal kan 45 mm bereik, en die fokusmagnetiese veld is 0,6 T, wat voldoende is om die hele hoëfrekwensiestelsel (HFS) te dek. Om dan die bruikbaarheid van die elektron-optiese stelsel en die werkverrigting van die stadigegolfstruktuur te verifieer, is deeltjiesel (PIC)-simulasies ook op die hele HFS-uitset-kragstelsel (PIC) uitgevoer, wat die resultate van die interstraalkrag 'n-3 kan bereik. W by 220 GHz, die geoptimaliseerde straalspanning is 20,6 kV, die straalstroom is 2 × 80 mA, die wins is 38 dB, en die 3-dB bandwydte oorskry 35 dB ongeveer 70 GHz. Laastens word hoë-presisie mikrostruktuur vervaardiging uitgevoer om die werkverrigting van die HFS te verifieer en die resultate van die transmissie is goed in ooreenstemming met die transmissie-karakteristieke en transmissieresultate. e, die skema wat in hierdie vraestel voorgestel word, sal na verwagting hoëkrag, ultrabreëband terahertz-band bestralingsbronne ontwikkel met potensiaal vir toekomstige toepassings.
As 'n tradisionele vakuum elektroniese toestel, speel reisgolfbuis (TWT) 'n onvervangbare rol in baie toepassings soos hoë-resolusie radar, satellietkommunikasiestelsels en ruimteverkenning1,2,3. Soos die bedryfsfrekwensie egter die terahertz-band binnegaan, was die tradisionele gekoppelde holte TWT en heliese TWT om te voldoen aan mense se moeilike bandwydte en relatief lae bandkragbehoeftes, om te voldoen aan relatief lae bandkragbehoeftes en TWT. vervaardigingsprosesse.Daarom, hoe om die werkverrigting van die THz-band omvattend te verbeter, het 'n baie kommerwekkende kwessie vir baie wetenskaplike navorsingsinstellings geword.In onlangse jare het nuwe stadigegolfstrukture (SWS'e), soos staggered dual-blade (SDV) strukture en gevoude golfleier (FW) strukture, veral die natuurlike plan duvele SWS-strukture met hul natuurlike aandag gekry nie. is voorgestel deur UC-Davis in 20084. Die planêre struktuur kan maklik vervaardig word deur mikro-nano verwerkingstegnieke soos rekenaar numeriese beheer (CNC) en UV-LIGA, die geheel-metaal pakket struktuur kan groter termiese kapasiteit met hoër uitset krag en versterking verskaf, en die golfleier-agtige struktuur kan ook 'n wyer werkende bandwydte opwek, wat die eerste Davis-tyd in SDTWVrent gedemonstreer kan word. hoëkraguitsette van meer as 100 W en byna 14 GHz-bandwydteseine in die G-band5. Hierdie resultate het egter steeds gapings wat nie kan voldoen aan die verwante vereistes van hoë krag en wye bandwydte in die terahertz-band nie.Vir UC-Davis se G-band SDV-TWT, is bladelektronstrale aansienlik verbeter, alhoewel dit 'n moeilike transmissie- skema kan gebruik om die huidige skema te behou. afstand as gevolg van die onstabiliteit van die velstraal-elektronoptiese stelsel (EOS), en daar is 'n oormodus-straaltonnel, wat ook kan veroorsaak dat die bundel selfreguleer.– Opwekking en ossillasie 6,7.Om aan die vereistes van hoë uitsetkrag, wye bandwydte en goeie stabiliteit van THz TWT te voldoen, word 'n dubbelbundel SDV-SWS met dubbelmodus-werking in hierdie vraestel voorgestel. Dit wil sê, om die bedryfsbandwydte te verhoog, word dubbelmodus-werking voorgestel en in hierdie struktuur ingestel en ingestel in hierdie struktuur. cil-straalradio's is relatief klein as gevolg van vertikale groottebeperkings. As die stroomdigtheid te hoog is, moet die straalstroom verminder word, wat lei tot 'n relatief lae uitsetkrag. Om die straalstroom te verbeter, het platverspreide multistraal EOS na vore gekom, wat die laterale grootte van die SWS ontgin. As gevolg van die onafhanklike straaltonneling, kan die planare-verspreide stroom, wat 'n hoë straalstroom, 'n hoë straalverspreide krag per stroom bereik, per stroom vermy oormodus bundeltonneling in vergelyking met velbalktoestelle.Daarom is dit voordelig om die stabiliteit van die bewegende golfbuis te handhaaf.Op grond van vorige werk8,9, stel hierdie vraestel 'n G-band eenvormige magnetiese veld voor wat dubbelpotloodstraal EOS fokus, wat die stabiele transmissieafstand van die bundel aansienlik kan verbeter en die bundelkrag-interaksie-area verder kan verbeter en daardeur die bundelkrag-interaksie-area verder kan verbeter.
Die struktuur van hierdie vraestel is soos volg.Eerstens word die SWS-selontwerp met parameters, dispersie-kenmerke-analise en hoëfrekwensie-simulasieresultate beskryf.Dan, volgens die struktuur van die eenheidsel, word 'n dubbelpotloodstraal EOS en balkinteraksiestelsel in hierdie vraestel ontwerp. Intrasellulêre partikelsimulasieresultate word ook aangebied om die bruikbaarheid van In SDVOS- en die vertoning van die werkverrigting van die byvoeging van EOS en die vertoning te verifieer. ify die korrektheid van die hele HFS.Maak ten slotte 'n opsomming.
As een van die belangrikste komponente van die TWT, dui die dispersiewe eienskappe van die stadige-golfstruktuur aan of die elektronsnelheid ooreenstem met die fasesnelheid van die SWS, en dus 'n groot invloed op die bundel-golf-interaksie het. Om die werkverrigting van die hele TWT te verbeter, word 'n verbeterde interaksiestruktuur ontwerp. neem 'n dubbele penbalk aan om die uitsetkrag en bedryfstabiliteit verder te verbeter.Intussen, ten einde die werkbandwydte te verhoog, is 'n dubbele modus voorgestel om SWS-operasie te gebruik. As gevolg van die simmetrie van die SDV-struktuur kan die oplossing van die elektromagnetiese veldverspreidingsvergelyking in onewe en ewe modusse verdeel word. Terselfdertyd word die fundamentele onewe modus van die lae frekwensie band en die fundamentele ewe frekwensieband gebruik om die sinchronisasie ewe frekwensie modus van die hoë frekwensieband verder te realiseer deur die sinchronisasie van die hoë frekwensie-band swerf die werkende bandwydte.
Volgens die kragvereistes is die hele buis ontwerp met 'n dryfspanning van 20 kV en 'n dubbelbundelstroom van 2 × 80 mA. Om die spanning so na as moontlik aan die bedryfsbandwydte van die SDV-SWS te pas, moet ons die lengte van die periode p bereken. Die verband tussen bundelspanning en periode word in vergelyking (1)10 getoon:
Deur die faseverskuiwing op 2,5π te stel by die middelfrekwensie van 220 GHz, kan die periode p bereken word as 0,46 mm.Figuur 2a toon die verspreidingseienskappe van die SWS-eenheidsel. Die 20 kV-straallyn pas baie goed by die bimodale kromme.Passende frekwensiebande in die 572-GHz-modus kan ongeveer 5720 GHz bereik. –280 GHz (selfde modus) reekse. Figuur 2b toon die gemiddelde koppelingsimpedansie, wat groter as 0.6 Ω van 210 tot 290 GHz is, wat aandui dat sterk interaksies in die bedryfsbandwydte kan voorkom.
(a) Dispersie-eienskappe van 'n dubbelmodus SDV-SWS met 'n 20 kV elektronstraallyn. (b) Interaksie-impedansie van die SDV stadigegolfbaan.
Dit is egter belangrik om daarop te let dat daar 'n bandgaping tussen die onewe en ewe modusse is, en ons verwys gewoonlik na hierdie bandgaping as die stopband, soos getoon in Figuur 2a. As die TWT naby hierdie frekwensieband bedryf word, kan sterk bundelkoppelingssterkte voorkom, wat tot ongewenste ossillasies sal lei. In praktiese toepassings vermy ons gewoonlik die band met TWT se struktuur, maar dit kan nie die gaping se gebruik nie. slegs 0.1 GHz. Dit is moeilik om te bepaal of hierdie klein bandgaping ossillasies veroorsaak. Daarom sal die stabiliteit van werking rondom die stopband in die volgende PIC-simulasie-afdeling ondersoek word om te ontleed of ongewenste ossillasies kan voorkom.
Die model van die hele HFS word in Figuur 3 getoon. Dit bestaan ​​uit twee fases van SDV-SWS, verbind deur Bragg-reflektors. Die funksie van die reflektor is om die seintransmissie tussen die twee fases af te sny, die ossillasie en refleksie van nie-werkmodusse te onderdruk, soos hoë-orde modusse wat tussen die boonste en onderste lemme gegenereer word, om sodoende die stabiliteit van die hele buis te verbeter en die buisomgewing aansienlik te verbeter. word ook gebruik om die SWS aan 'n WR-4 standaard golfleier te koppel. Die transmissiekoëffisiënt van die tweevlakstruktuur word gemeet deur 'n tyddomeinoplosser in die 3D-simulasiesagteware. Met inagneming van die werklike effek van die terahertz-band op die materiaal, word die materiaal van die vakuumomhulsel aanvanklik op koper gestel, en die geleidingsvermoë word tot Sm/12027 verminder.
Figuur 4 toon die transmissieresultate vir HFS met en sonder lineêre tapse koppelaars. Die resultate toon dat die koppelaar min effek het op die transmissieprestasie van die hele HFS. Die terugkeerverlies (S11 < − 10 dB) en invoegingsverlies (S21 > − 5 dB) van die hele stelsel in die 207~280 GHz breëband het goeie transmissiekarakteristiek.
As die kragtoevoer van vakuum elektroniese toestelle, bepaal die elektrongeweer direk of die toestel genoeg uitsetkrag kan genereer. Gekombineer met die ontleding van HFS in Afdeling II, moet 'n dubbelstraal EOS ontwerp word om voldoende krag te verskaf. In hierdie deel, gebaseer op vorige werk in W-band8,9, is 'n dubbelpotlood elektrongeweer ontwerp deur gebruik te maak van 'n planêre maskerdeel en beheer elektrodes volgens die SWSFi se ontwerpvereistes in SWSFi.2 word die dryfspanning Ua van die elektronstrale aanvanklik op 20 kV gestel, die strome I van die twee elektronstrale is albei 80 mA, en die bundeldeursnee dw van die elektronstrale is 0,13 mm. digtheid van die elektronstraal is 603 A/cm2, en die stroomdigtheid van die katode is 86 A/cm2, wat bereik kan word deur Dit word bereik deur nuwe katodemateriale te gebruik.Volgens ontwerpteorie 14, 15, 16, 17 kan 'n tipiese Pierce-elektrongeweer uniek geïdentifiseer word.
Figuur 5 toon onderskeidelik die horisontale en vertikale skematiese diagramme van die geweer.Daar kan gesien word dat die profiel van die elektrongeweer in die x-rigting byna identies is aan dié van 'n tipiese velagtige elektrongeweer, terwyl in die y-rigting die twee elektronstrale gedeeltelik geskei word deur die masker.Die posisies van die twee katodes, 5 mmy1 en x 5 mm0 is by = 0 mm0 en x 5 mm0. 5 mm, y = 0 mm, onderskeidelik.Volgens die ontwerpvereistes van kompressieverhouding en elektroninspuitinggrootte, word die afmetings van die twee katode-oppervlaktes bepaal as 0,91 mm × 0,13 mm.
Ten einde die gefokusde elektriese veld wat deur elke elektronstraal in die x-rigting ontvang word simmetries oor sy eie middelpunt te maak, pas hierdie vraestel 'n beheerelektrode op die elektrongeweer toe.Deur die spanning van die fokuselektrode en die beheerelektrode te stel op −20 kV, en die spanning van die anode op 0 V, kan ons die trajekverspreiding van die 6-elektrostraalverspreiding verkry. ns het goeie saamdrukbaarheid in die y-rigting, en elke elektronstraal konvergeer na die x-rigting langs sy eie middelpunt van simmetrie, wat aandui dat die beheerelektrode die ongelyke elektriese veld wat deur die fokuselektrode gegenereer word, balanseer.
Figuur 7 toon die bundelomhulsel in die x- en y-rigtings. Die resultate toon dat die projeksieafstand van die elektronstraal in die x-rigting verskil van dié in die y-rigting. Die werpafstand in die x-rigting is ongeveer 4mm, en die werpafstand in die y-rigting is naby aan 7mm.Daarom moet die werklike werpafstand van die elektrostraal van 7 mm gekies word by die 4-mm-elektroniese rigting. 4.6 mm vanaf die katode-oppervlak. Ons kan sien dat die vorm van die deursnit die naaste aan 'n standaard sirkelvormige elektronstraal is. Die afstand tussen die twee elektronstrale is naby die ontwerpte 0.31 mm, en die radius is ongeveer 0.13 mm, wat aan die ontwerpvereistes voldoen. Figuur 9 toon die simulasieresultate van die bundelstroom wat die twee straalstroom ontwerp is, wat goed in 0,8A is. mA.
Met inagneming van die fluktuasie van dryfspanning in praktiese toepassings, is dit nodig om die spanningsensitiwiteit van hierdie model te bestudeer.In die spanningsreeks van 19.8 ~ 20.6 kV word die stroom- en bundelstroomomhulsels verkry, soos in Figuur 1 en Figuur 1.10 en 11 getoon. Uit die resultate kan gesien word dat die verandering van die dryfkrag van die elektron en die straalspanning geen effek op die elektron het en nie straalstroom verander slegs van 0,74 na 0,78 A. Daarom kan dit beskou word dat die elektrongeweer wat in hierdie vraestel ontwerp is, 'n goeie sensitiwiteit vir spanning het.
Die effek van dryfspanningskommelings op die x- en y-rigting bundelomhulsels.
A uniform magnetic focusing field is a common permanent magneet focusing system.As gevolg van die eenvormige magnetiese veld verspreiding regdeur die straalkanaal is dit baie geskik vir aksimmetriese elektronstrale.In hierdie afdeling word 'n eenvormige magnetiese fokusstelsel vir die handhawing van die langafstand transmissie van dubbelpotloodstrale voorgestel.Deur die gegenereerde magnetiese veld te analiseer en die straalontwerpskema van die straalontwerp is die voorgestelde fokus van die omhulsel van die straal en die sensitiwiteit van die stelsel te bestudeer. na die stabiele transmissieteorie van 'n enkelpotloodbundel18,19, kan die Brillouin-magneetveldwaarde deur vergelyking (2) bereken word.In hierdie vraestel gebruik ons ​​ook hierdie ekwivalensie om die magneetveld van 'n lateraalverspreide dubbelpotloodbundel te skat.Gekombineer met die elektrongeweer wat in hierdie vraestel ontwerp is, is die berekende magnetiese veldwaarde ongeveer G Re.4000 tot G Re.4000.20, 1,5-2 keer die berekende waarde word gewoonlik in praktiese ontwerpe gekies.
Figuur 12 toon die struktuur van 'n eenvormige magnetiese veld-fokusveldstelsel. Die blou deel is die permanente magneet wat in die aksiale rigting gemagnetiseer is. Materiaalkeuse is NdFeB of FeCoNi. Die remanensie Br-stel in die simulasiemodel is 1.3 T en die deurlaatbaarheid is 1.05. Ten einde die stabiele transmissie van die bundel van die bundel in die magneet te verseker,0 is die aanvanklike lengte van die magneet in die hele stroombaan 7,0 die aanvanklike lengte van die magneet 7. x-rigting bepaal of die transversale magneetveld in die straalkanaal eenvormig is, wat vereis dat die grootte in die x-rigting nie te klein kan wees nie. Terselfdertyd, met inagneming van die koste en die gewig van die hele buis, moet die grootte van die magneet nie te groot wees nie.Daarom word die magnete aanvanklik op 150 mm × 150 mm × 70 mm gestel om te verseker dat die fokusstelsel stadig in die stroombaan geplaas word, om te verseker dat die stroombaan stadig in geplaas word. s is op 20mm gestel.
In 2015 het Purna Chandra Panda21 'n poolstuk met 'n nuwe getrapte gat in 'n eenvormige magnetiese fokusstelsel voorgestel, wat die grootte van vloedlekkasie na die katode en die transversale magneetveld wat by die poolstukgat gegenereer word verder kan verminder. In hierdie vraestel voeg ons 'n getrapte struktuur by die poolstuk van die aanvanklike fokussisteem en die dikte van die pole 5 mm en die dikte van die aanvanklike fokusstelsel. die drie trappe is 0.5mm, en die afstand tussen die paalstukgate is 2mm, soos in Figuur 13 getoon.
Figuur 14a toon die aksiale magnetiese veldverspreiding langs die middellyne van die twee elektronstrale. Dit kan gesien word dat die magnetiese veldkragte langs die twee elektronstrale gelyk is. Die magneetveldwaarde is ongeveer 6000 Gs, wat 1.5 keer die teoretiese Brillouin-veld is om transmissie- en fokusverrigting te verhoog. Terselfdertyd het die magnetiese veld die katode-effek byna 'n goeie 0 stuk. op die voorkoming van magnetiese vloedlekkasie.Figuur 14b toon die transversale magneetveldverspreiding By in die z-rigting by die boonste rand van die twee elektronstrale.Daar kan gesien word dat die transversale magneetveld net by die poolstukgat minder as 200 Gs is, terwyl in die stadiggolfbaan die transversale magneetveld op die magnetiese veld negligerbaar is dat die magneetbundel verwaarloosbaar is, byna nul is. ic versadiging van die poolstukke, is dit nodig om die magnetiese veldsterkte binne die poolstukke te bestudeer.Figuur 14c toon die absolute waarde van die magnetiese veldverspreiding binne die poolstuk.Daar kan gesien word dat die absolute waarde van die magnetiese veldsterkte minder as 1.2T is, wat aandui dat die magnetiese versadiging van die poolstuk nie sal plaasvind nie.
Magnetiese veldsterkteverspreiding vir Br = 1.3 T.(a) Aksiale veldverspreiding.(b) Laterale veldverspreiding By in die z-rigting.(c) Absolute waarde van veldverspreiding binne die poolstuk.
Gebaseer op die CST PS-module, is die aksiale relatiewe posisie van die dubbele straalgeweer en die fokusstelsel geoptimaliseer.Volgens Verw.9 en simulasies, is die optimale ligging waar die anodestuk die poolstuk weg van die magneet oorvleuel. Daar is egter gevind dat indien die remanensie op 1.3T gestel is, die transmissie van die elektronstraal nie 99% kon bereik nie. Deur die remanensie na 1.4 T te verhoog, sal die fokusmagneetveld na 6500 vlakke en vlakke van die straal Goose vermeerder word. 15. Daar kan gesien word dat die balk goeie transmissie, klein fluktuasie en 'n transmissieafstand groter as 45mm het.
Trajekte van dubbele potloodstrale onder 'n homogene magnetiese stelsel met Br = 1.4 T.(a) xoz-vlak.(b) yoz-vliegtuig.
Figuur 16 toon die dwarssnit van die balk op verskillende posisies weg van die katode af. Dit kan gesien word dat die vorm van die balkgedeelte in die fokusstelsel goed behou word, en die deursnee deursnee verander nie veel nie. Figuur 17 toon die balkomhulsels in die x- en y-rigtings, onderskeidelik. Dit kan gesien word dat die baie klein fluktuasie van die balk se 1 rigting van die bundel is. stroom. Die resultate toon dat die stroom ongeveer 2 × 80 mA is, wat ooreenstem met die berekende waarde in die elektrongeweerontwerp.
Elektronstraal-dwarssnit (met fokusstelsel) op verskillende posisies weg van die katode.
Met inagneming van 'n reeks probleme soos samestellingsfoute, spanningskommelings en veranderinge in magneetveldsterkte in praktiese verwerkingstoepassings, is dit nodig om die sensitiwiteit van die fokusstelsel te ontleed.Omdat daar 'n gaping tussen die anodestuk en die poolstuk in werklike verwerking is, moet hierdie gaping in die simulasie gestel word. Die gapingswaarde is ingestel op 02 mm straal en die straal rigting en die straalstroom rigting en die bundelstroom rigting is 02 mm en die straalvel rigting. .Hierdie resultaat toon dat die verandering in die bundelomhulsel nie betekenisvol is nie en die bundelstroom skaars verander.Daarom is die sisteem onsensitief vir samestellingsfoute.Vir die fluktuasie van die dryfspanning word die foutbereik op ±0.5 kV gestel.Figuur 19b toon die vergelykingsresultate.Daar kan gesien word dat die spanningsverandering van -0 tot +2 ingestel is. 03 T vir veranderinge in magneetveldsterkte.Die vergelykingsresultate word in Figuur 20 getoon.Daar kan gesien word dat die bundelomhulsel skaars verander, wat beteken dat die hele EOS onsensitief is vir veranderinge in die magneetveldsterkte.
Straalomhulsel en stroom lei tot 'n eenvormige magnetiese fokusstelsel.(a) Monteringstoleransie is 0.2 mm.(b) Die dryfspanningskommeling is ±0.5 kV.
Straalomhulsel onder 'n eenvormige magnetiese fokusstelsel met aksiale magneetveldsterktefluktuasies wat wissel van 0,63 tot 0,68 T.
Ten einde te verseker dat die fokusstelsel wat in hierdie vraestel ontwerp is, met HFS kan ooreenstem, is dit nodig om die fokusstelsel en HFS vir navorsing te kombineer.Figuur 21 toon 'n vergelyking van balkomhulsels met en sonder HFS gelaai.Die resultate wys dat die balkomhulsel nie veel verander wanneer die hele HFS gelaai is nie.Daarom is die fokusstelsel van die HFS-ontwerp geskik vir die HFS-ontwerp hierbo.
Om die korrektheid van die EOS voorgestel in Afdeling III te verifieer en die werkverrigting van die 220 GHz SDV-TWT te ondersoek, word 'n 3D-PIC simulasie van bundel-golf interaksie uitgevoer.Weens simulasie sagteware beperkings kon ons nie die hele EOS by HFS voeg nie.Daarom is die elektrongeweer vervang met 'n ekwivalente emitterende oppervlak van 'n 10 mm oppervlak tussen 'n 3 mm oppervlak en 3 mm. mm, dieselfde parameters as die elektrongeweer wat hierbo ontwerp is.As gevolg van die onsensitiwiteit en goeie stabiliteit van EOS, kan die dryfspanning behoorlik geoptimaliseer word om die beste uitsetkrag in die PIC-simulasie te bereik. Die simulasieresultate toon dat die versadigde uitsetkrag en -wins verkry kan word by 'n dryfspanning van 20.6 kV, 'n straalstroom van 2 × 26030 A mA (26030 A mA/mA, W.), en 'n insetdrywing van 2 × 2030 W.
Ten einde die beste uitsetsein te verkry, moet die aantal siklusse ook geoptimaliseer word.Die beste uitsetkrag word verkry wanneer die aantal twee fases 42 + 48 siklusse is, soos in Figuur 22a getoon.'n 0.05 W insetsein word versterk na 314 W met 'n wins van 38 dB.Die uitsetkragspektrum verkry deur Fast Fouregur is Transform, FT20ier (F4egur). 2b toon die aksiale posisieverspreiding van elektronenergie in die SWS, met die meeste van die elektrone wat energie verloor. Hierdie resultaat dui aan dat die SDV-SWS die kinetiese energie van elektrone in RF-seine kan omskakel en sodoende seinversterking realiseer.
SDV-SWS uitsetsein by 220 GHz.(a) Uitsetkrag met ingeslote spektrum.(b) Energieverspreiding van elektrone met die elektronstraal aan die einde van die SWS-insetsel.
Figuur 23 toon die uitsetkragbandwydte en -wins van 'n dubbelmodus-dubbelbundel SDV-TWT. Uitsetwerkverrigting kan verder verbeter word deur frekwensies van 200 tot 275 GHz te sweep en die dryfspanning te optimaliseer. Hierdie resultaat toon dat die 3-dB-bandwydte 205 tot 275 GHz kan dek, wat beteken dat die bedryf 'n groot bandwydte kan word.
Volgens Fig. 2a weet ons egter dat daar 'n stopband tussen die onewe en ewe modusse is, wat kan lei tot ongewenste ossillasies. Daarom moet werkstabiliteit rondom die stops bestudeer word. Figure 24a-c is die 20 ns simulasieresultate by 265.3 GHz, 265.35 GHz, alhoewel die f 265.35 GHz kan wees. fluktuasies, die uitsetkrag is relatief stabiel. Die spektrum word ook onderskeidelik in Figuur 24 getoon, die spektrum is suiwer. Hierdie resultate dui aan dat daar geen selfossillasie naby die stopband is nie.
Vervaardiging en meting is nodig om die korrektheid van die hele HFS te verifieer. In hierdie deel word die HFS vervaardig deur gebruik te maak van rekenaar numeriese beheer (CNC) tegnologie met 'n gereedskap deursnee van 0.1 mm en 'n bewerking akkuraatheid van 10 μm. Die materiaal vir die hoëfrekwensie struktuur word verskaf deur suurstofvrye hoëgeleidingsvermoë (Figuur 6a struktuur, die hele struktuur 6a5). .00 mm, 'n breedte van 20.00 mm en 'n hoogte van 8.66 mm.Agt pengate is rondom die struktuur versprei.Figuur 25b toon die struktuur deur skandeerelektronmikroskopie (SEM). Die lemme van hierdie struktuur word eenvormig geproduseer en het 'n goeie oppervlakgrofheid.Na presiese meting is die algehele bewerkingsfout ongeveer 0m, en is die bewerkingsfout ongeveer 0m. ingstruktuur voldoen aan die ontwerp- en presisievereistes.
Figuur 26 toon die vergelyking tussen werklike toetsresultate en simulasies van transmissieprestasie. Poort 1 en Poort 2 in Figuur 26a stem ooreen met die inset- en uitsetpoorte van die HFS, onderskeidelik, en is gelykstaande aan Poort 1 en Poort 4 in Figuur 3. Die werklike metingsresultate van S11 is effens beter as die simulasieresultate. Terselfdertyd kan die gemete resultate effens swakker wees in die simulasie. is te hoog en die oppervlakruwheid na werklike bewerking is swak. Oor die algemeen stem die gemete resultate goed ooreen met die simulasieresultate, en die transmissiebandwydte voldoen aan die vereiste van 70 GHz, wat die uitvoerbaarheid en korrektheid van die voorgestelde dubbelmodus SDV-TWT verifieer. Daarom, gekombineer met die werklike vervaardigingsproses en toetsresultate, kan ultra-breedband gebruik word vir die voorgestelde ultra-bread-papier-papier in SDV asie en toepassings.
In hierdie vraestel word 'n gedetailleerde ontwerp van 'n planêre verspreiding 220 GHz dubbele straal SDV-TWT aangebied.Die kombinasie van dubbelmodus werking en dubbele straal opwekking verhoog die bedryfsbandwydte en uitsetkrag verder. Die vervaardiging en koue toets word ook uitgevoer om die korrektheid van die hele HFS te verifieer.Die werklike meetresultate stem goed ooreen met die simulasieresultate. Vir die ontwerpte tweestraal EOS is 'n maskergedeelte en beheerelektrodes saam gebruik om 'n tweepotloodbundel te produseer. Onder die ontwerpte eenvormige fokus magnetiese veld kan die elektronstraal stabiel oor lang afstande met goeie vorm uitgesaai word. In die toekoms sal die hele vervaardiging en toetsing van EOS in die voorgestelde STW-ontwerp uitgevoer word, en ook die voorgestelde STW-ontwerp sal uitgevoer word. hierdie vraestel kombineer die huidige volwasse vliegtuigverwerkingstegnologie ten volle, en toon groot potensiaal in prestasie-aanwysers en verwerking en samestelling.Daarom glo hierdie vraestel dat die planêre struktuur heel waarskynlik die ontwikkelingstendens van vakuum elektroniese toestelle in die terahertz-band sal word.
Die meeste van die rou data en analitiese modelle in hierdie studie is in hierdie referaat ingesluit.Verdere relevante inligting kan op redelike versoek van die ooreenstemmende outeur verkry word.
Gamzina, D. et al. Nanoskaal CNC-bewerking van sub-terahertz-vakuumelektronika.IEEE Trans.electronic devices.63, 4067–4073 (2016).
Malekabadi, A. en Paoloni, C. UV-LIGA mikrovervaardiging van sub-terahertz golfleiers met behulp van multilaag SU-8 fotoweerstand.J.Micromechanics.Microelectronics.26, 095010. https://doi.org/10.1088/0960-1317/26/9/095010 (2016).
Dhillon, SS et al.2017 THz tegnologie padkaart.J.Physics.D to application.physics.50, 043001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/50/4/043001 (2017).
Shin, YM, Barnett, LR & Luhmann, NC Sterk inperking van plasmoniese golfvoortplanting via ultrabreëband-verspringende dubbelroostergolfgeleiders.application.physics.Wright.93, 221504. https://doi.org/10.1063/1.30410646 (2).
Baig, A. et al. Prestasie van 'n Nano CNC-gemasjineerde 220-GHz Travelling Wave Tube Amplifier.IEEE Trans.elektroniese toestelle.64, 590–592 (2017).
Han, Y. & Ruan, CJ Ondersoek diokotron-onstabiliteit van oneindig wye vel-elektronstrale met behulp van makroskopiese kouevloeistofmodelteorie.Chin Phys B. 20, 104101. https://doi.org/10.1088/1674-1056/20/10/1204101 (1204111).
Galdetskiy, AV oor die geleentheid om bandwydte te verhoog deur die planêre uitleg van die balk in 'n multibeam klystron.In 12de IEEE International Conference on Vacuum Electronics, Bangalore, Indië, 5747003, 317–318 https://doi.org/10.1109/IVEC.201011. (3747011).
Nguyen, CJ et al. Ontwerp van driestraal-elektrongewere met smal bundelsplitsingsvlakverspreiding in W-band verspringende dubbel-lem bewegende golfbuis[J].Science.Rep.11, 940.https://doi.org/10.1038/s41598-020-80276-3 (2021).
Wang, PP, Su, YY, Zhang, Z., Wang, WB & Ruan, CJ Planar verspreide drie-straal elektron optiese stelsel met smal bundel skeiding vir W-band fundamentele modus TWT.IEEE Trans.elektroniese toestelle.68, 5215–5219 (2021).
Zhan, M. Navorsing oor Interleaved Double-Blade Travelling Wave Tube met Millimeter-Wave Sheet Beams 20-22 (PhD, Beihang Universiteit, 2018).
Ruan, CJ, Zhang, HF, Tao, J. & He, Y. Bestudeer oor bundel-golf-interaksiestabiliteit van 'n G-band-vervleuelde dubbelblad-reisgolfbuis.2018 43ste Internasionale Konferensie oor Infrarooi Millimeter en Terahertz-golwe, Nagoya.8510263, https://doi.10210.8.8.8510210. 0263 (2018).