Salamat sa pagbisita sa Nature.com.Ang bersyon sa browser nga imong gigamit adunay limitado nga suporta alang sa CSS.Alang sa labing kaayo nga kasinatian, among girekomenda nga mogamit ka usa ka updated nga browser (o i-off ang compatibility mode sa Internet Explorer).Sa kasamtangan, aron masiguro ang padayon nga suporta, among ipakita ang site nga walay mga estilo ug JavaScript.
Niini nga papel, usa ka 220GHz broadband high-power interleaved double-blade traveling wave tube ang gidesinyo ug gipamatud-an. Una, gisugyot ang usa ka planar double-beam staggered double-blade slow-wave structure. Ang pormag lapis nga electronic optical system gidesinyo, ang boltahe sa pagdrayb mao ang 20 ~ 21 kV, ug ang kasamtangan mao ang 2 × 80 mA.Design nga mga tumong.Pinaagi sa paggamit sa maskara nga bahin ug pagkontrol sa electrode sa double beam gun, ang duha ka lapis nga mga sagbayan mahimong masentro sa ilang tagsa-tagsa ka mga sentro nga adunay compression ratio nga 7, ang gilay-on nga gipunting mao ang mahitungod sa 0.18mm nga maayo usab. Ang lig-on nga transmission nga gilay-on sa planar double electron beam mahimong moabot sa 45 mm, ug ang focusing magnetic field mao ang 0.6 T, nga igo na aron matabonan ang tibuok high frequency system (HFS). 310 W sa 220 GHz, ang optimized beam boltahe mao ang 20.6 kV, ang sagbayan kasamtangan mao ang 2 × 80 mA, ang ganansya mao ang 38 dB, ug ang 3-dB bandwidth milapas sa 35 dB mahitungod sa 70 GHz. Sa katapusan, high-precision microstructure fabrication gihimo aron sa pagmatuod sa bandwidth nga kasabutan sa pagpakita sa maayo nga mga kinaiya sa HFS, ug ang performance sa transmission sa HFS. resulta.Busa, ang laraw nga gisugyot niini nga papel gilauman nga makapalambo sa high-power, ultra-broadband terahertz-band nga mga tinubdan sa radiation nga adunay potensyal alang sa umaabot nga mga aplikasyon.
Isip usa ka tradisyonal nga vacuum electronic device, ang traveling wave tube (TWT) adunay dili mapulihan nga papel sa daghang mga aplikasyon sama sa high-resolution nga radar, satellite communication systems, ug space exploration1,2,3.Apan, samtang ang operating frequency mosulod sa terahertz band, ang tradisyonal nga coupled-cavity TWT ug helical TWT wala makahimo sa pagtagbo sa mga panginahanglan sa mga tawo, ang mga proseso sa paggama ug mga lisod nga mga panginahanglan. kon sa unsang paagi komprehensibo nga mapauswag ang performance sa THz band nahimong usa ka gikabalak-an kaayo nga isyu alang sa daghang siyentipikong mga institusyon sa panukiduki. Sa bag-ohay nga mga tuig, ang nobela nga slow-wave structures (SWSs), sama sa staggered dual-blade (SDV) structures ug folded waveguide (FW) structures, nakadawat ug halapad nga pagtagad tungod sa ilang natural nga planar structures, ilabi na sa nobela nga SDV-SWS nga estraktura nga gisugyot sa UC. 20084. Ang planar nga estraktura mahimong daling mabuhat pinaagi sa micro-nano processing techniques sama sa computer numerical control (CNC) ug UV-LIGA, ang all-metal package structure makahatag og mas dako nga thermal capacity nga adunay mas taas nga output power ug gain, ug ang waveguide-like structure makahatag usab og mas lapad nga working bandwidth. W ug dul-an sa 14 GHz bandwidth signal sa G-band5. Bisan pa, kini nga mga resulta adunay mga kal-ang nga dili makatagbo sa mga may kalabutan nga mga kinahanglanon sa taas nga gahum ug lapad nga bandwidth sa terahertz band. optical system (EOS), ug adunay usa ka over-mode beam tunnel, nga mahimo usab nga hinungdan sa beam sa pag-regulate sa kaugalingon. – Excitation ug oscillation 6,7.Aron matubag ang mga kinahanglanon sa taas nga output nga gahum, lapad nga bandwidth ug maayo nga kalig-on sa THz TWT, usa ka dual-beam SDV-SWS nga adunay dual-mode nga operasyon ang gisugyot niini nga papel. Kana mao, aron madugangan ang operating bandwidth, ang dual-mode nga operasyon gisugyot ug gipaila niini nga istruktura. pencil beam radios medyo gamay tungod sa bertikal nga gidak-on constraints.Kon ang kasamtangan nga densidad mao ang taas kaayo, ang beam kasamtangan kinahanglan nga pagkunhod, nga moresulta sa usa ka medyo ubos nga output power.Aron sa pagpalambo sa beam kasamtangan, planar distributed multibeam EOS mitumaw, nga nagpahimulos sa lateral nga gidak-on sa SWS. kada beam, nga makalikay sa overmode beam tunneling kon itandi sa sheet-beam devices.Busa, mapuslanon ang pagpadayon sa kalig-on sa traveling wave tube.Sa basehan sa miaging trabaho8,9, kini nga papel nagsugyot og usa ka G-band uniform magnetic field nga nagtutok sa double pencil beam EOS, nga makapauswag pag-ayo sa stable transmission distance sa beam nga lugar ug dugang nga pagdugang sa beam nga gilay-on sa beam.
Ang istruktura niini nga papel mao ang mosunod.Una, ang disenyo sa SWS cell nga adunay mga parameter, pag-analisa sa mga kinaiya sa dispersion ug mga resulta sa high frequency simulation gihulagway.Dayon, sumala sa istruktura sa unit cell, usa ka double pencil beam EOS ug beam interaction system ang gidesinyo niini nga papel.Ang mga resulta sa simulation sa intracellular particle gipresentar usab aron mapamatud-an ang usability sa EOS ug ang performance sa SDV-TWT sa mubo nga pag-verify sa mga resulta sa pagsulay. katul-id sa tibuok HFS.Sa katapusan paghimo og usa ka summary.
Isip usa sa labing importante nga mga sangkap sa TWT, ang dispersive nga mga kabtangan sa hinay nga balud nga istruktura nagpakita kung ang electron velocity motakdo sa phase velocity sa SWS, ug sa ingon adunay dako nga impluwensya sa beam-wave interaction. beam, ang istruktura nagsagop sa usa ka double pen beam aron mapalambo pa ang output power ug operation stability. Samtang, aron madugangan ang bandwidth sa pagtrabaho, usa ka dual mode ang gisugyot sa pag-operate sa SWS.
Sumala sa mga kinahanglanon sa kuryente, ang tibuok nga tubo gidisenyo nga adunay nagmaneho nga boltahe nga 20 kV ug usa ka double beam nga kasamtangan nga 2 × 80 mA. Aron sa pagpares sa boltahe kutob sa mahimo sa operating bandwidth sa SDV-SWS, kinahanglan natong kuwentahon ang gitas-on sa panahon p.Ang relasyon tali sa beam boltahe ug panahon gipakita sa equation (1)10:
Pinaagi sa pag-set sa phase shift ngadto sa 2.5π sa center frequency sa 220 GHz, ang period p mahimong kalkulado nga 0.46 mm. Figure 2a nagpakita sa dispersion properties sa SWS unit cell. Ang 20 kV beamline motakdo sa bimodal curve. 265.4–280 GHz (bisan mode) range. Ang Figure 2b nagpakita sa kasagaran nga coupling impedance, nga mas dako pa sa 0.6 Ω gikan sa 210 ngadto sa 290 GHz, nga nagpakita nga ang lig-on nga interaksyon mahimong mahitabo sa operating bandwidth.
(a) Dispersion nga mga kinaiya sa usa ka dual-mode SDV-SWS nga adunay 20 kV electron beamline.(b) Interaction impedance sa SDV slow-wave circuit.
Bisan pa, hinungdanon nga matikdan nga adunay usa ka gintang sa banda tali sa katingad-an ug bisan mga mode, ug kasagaran nga gipunting namon kini nga gintang sa banda ingon ang stop band, ingon sa gipakita sa Figure 2a. Kung ang TWT gipadagan duol sa kini nga frequency band, mahimo’g mahitabo ang kusog nga pagdugtong sa beam, nga mosangpot sa dili gusto nga mga oscillations. Ang hinay nga balud nga estraktura kay 0.1 GHz lamang. Lisud ang pagtino kung kining gamay nga gintang sa banda maoy hinungdan sa mga oscillations.Busa, ang kalig-on sa operasyon sa palibot sa stop band pagasusihon sa mosunod nga seksyon sa simulation sa PIC aron pag-analisar kung ang dili gusto nga mga oscillations mahimong mahitabo.
Ang modelo sa tibuok HFS gipakita sa Figure 3. Kini naglangkob sa duha ka mga hugna sa SDV-SWS, konektado sa Bragg reflectors. Ang function sa reflector mao ang pagputol sa signal transmission sa taliwala sa duha ka mga hugna, sumpuon ang oscillation ug pagpamalandong sa non-working mga paagi sama sa high-order mode nga namugna tali sa ibabaw ug sa ubos nga blades, sa ingon sa pag-ayo sa usa ka eksternal nga kalig-on sa kalig-on sa tubo. Ang coupler gigamit usab sa pagkonektar sa SWS ngadto sa WR-4 standard waveguide.Ang transmission coefficient sa two-level structure gisukod sa usa ka time domain solver sa 3D simulation software.Gikonsiderar ang aktuwal nga epekto sa terahertz band sa materyal, ang materyal sa vacuum envelope sa sinugdan gibutang sa tumbaga, ug ang conductivity gikunhoran ngadto sa S/102.2.
Ang Figure 4 nagpakita sa mga resulta sa transmission alang sa HFS nga adunay ug walay linear tapered couplers.Gipakita sa mga resulta nga ang coupler adunay gamay nga epekto sa transmission performance sa tibuok HFS.Ang return loss (S11 <- 10 dB) ug insertion loss (S21 > - 5 dB) sa tibuok sistema sa 207 ~ 280 GHz transmission adunay maayo nga broadband nga mga kinaiya.
Ingon nga suplay sa kuryente sa vacuum electronic nga mga himan, ang electron gun direkta nga nagtino kung ang aparato makamugna ug igo nga gahum sa output.Inubanan sa pagtuki sa HFS sa Seksyon II, ang usa ka dual-beam nga EOS kinahanglan nga gidisenyo aron makahatag igong gahum.Niining bahina, base sa miaging trabaho sa W-band8,9, usa ka doble nga lapis nga electron gun gidisenyo gamit ang usa ka planar mask nga bahin ug pagkontrol sa mga electrodes sa SIG nga gipakita sa mga kinahanglanon sa disenyo sa SIG. 2, ang nagmaneho boltahe Ua sa electron sagbayan sa sinugdan gibutang sa 20 kV, ang mga sulog ko sa duha ka electron sagbayan mao ang duha 80 mA, ug ang sagbayan diametro dw sa mga electron sagbayan mao ang 0.13 mm. Sa samang higayon, aron sa pagsiguro nga ang kasamtangan nga Densidad sa electron sagbayan ug ang cathode compression mahimong ma-set, sa ingon nga ang electron compression mahimong mabuhat sa ratio 7. kasamtangan nga Densidad sa electron beam mao ang 603 A/cm2, ug ang kasamtangan nga Densidad sa cathode mao ang 86 A/cm2, nga makab-ot pinaagi sa Kini nga makab-ot sa paggamit sa bag-ong mga materyales cathode. Sumala sa disenyo nga teorya 14, 15, 16, 17, usa ka tipikal nga Pierce electron gun mahimong talagsaon nga giila.
Ang Figure 5 nagpakita sa horizontal ug vertical schematic diagrams sa pusil, matag usa.Makita nga ang profile sa electron gun sa x-direction halos parehas sa tipikal nga sheet-like electron gun, samtang sa y-direction ang duha ka electron beams partially separated by the mask. 0.155 mm, y = 0 mm, sa tinagsa. Sumala sa mga kinahanglanon sa disenyo sa compression ratio ug electron injection gidak-on, ang mga sukod sa duha ka cathode ibabaw determinado nga 0.91 mm × 0.13 mm.
Aron mahimo ang naka-focus nga electric field nga nadawat sa matag electron beam sa x-direksyon nga simetriko bahin sa kaugalingon nga sentro, kini nga papel magamit ang usa ka control electrode sa electron gun. ang mga electron adunay maayo nga compressibility sa y-direksyon, ug ang matag electron beam nagtagbo sa x-direksyon subay sa kaugalingon nga sentro sa simetriya, nga nagpakita nga ang control electrode nagbalanse sa dili patas nga electric field nga namugna sa nagtutok nga electrode.
Ang Figure 7 nagpakita sa beam nga sobre sa x ug y nga direksyon. Ang mga resulta nagpakita nga ang projection nga gilay-on sa electron beam sa x-direksyon lahi kay sa sa y-direksyon. beam sa 4.6 mm gikan sa ibabaw sa cathode.Atong makita nga ang porma sa cross section mao ang labing duol sa usa ka standard circular electron beam.The distance between the two electron beams is close to the designed 0.31 mm, and the radius is about 0.13 mm, which meets the design requirements.Figure 9 shows the simulation results of the beam that are the current. sa maayo nga pag-uyon sa gidisenyo nga 80mA.
Gikonsiderar ang pag-usab-usab sa boltahe sa pagdrayb sa praktikal nga mga aplikasyon, gikinahanglan nga tun-an ang pagkasensitibo sa boltahe niini nga modelo.Sa boltahe nga han-ay sa 19.8 ~ 20.6 kV, ang kasamtangan ug beam kasamtangan nga mga sobre nakuha, ingon sa gipakita sa Figure 1 ug Figure 1.10 ug 11.Gikan sa mga resulta, makita nga ang electron boltahe walay epekto sa electron boltahe. beam kasamtangan lamang kausaban gikan sa 0.74 ngadto sa 0.78 A.Busa, kini mahimong giisip nga ang electron gun nga gidisenyo niini nga papel adunay usa ka maayo nga pagkasensitibo sa boltahe.
Ang epekto sa pag-usab-usab sa boltahe sa pagmaneho sa mga sobre sa x- ug y-direction beam.
Ang usa ka uniporme nga magnetic focusing field usa ka komon nga permanente nga magnet nga nagpunting sa sistema. Tungod sa uniporme nga magnetic field distribution sa tibuok beam channel, kini angayan kaayo alang sa axisymmetric electron beams. Sa niini nga seksyon, ang usa ka uniporme nga magnetic focusing system alang sa pagmintinar sa long-distance transmission sa double pencil beams gisugyot. gitun-an.Sumala sa lig-on nga transmission theory sa usa ka lapis nga beam18,19, ang Brillouin magnetic field nga bili mahimong kalkulado pinaagi sa equation (2). Sa niini nga papel, kita usab sa paggamit niini nga equivalence sa pagbana-bana sa magnetic field sa usa ka laterally-apod-apod double lapis sagbayan. 20, 1.5-2 ka beses ang kalkulado nga kantidad kasagarang gipili sa praktikal nga mga disenyo.
Gipakita sa Figure 12 ang istruktura sa usa ka uniporme nga magnetic field nga nagpunting sa field system.Ang asul nga bahin mao ang permanenteng magnet nga magnetized sa axial nga direksyon.Materyal nga pagpili mao ang NdFeB o FeCoNi.Ang remanence Br set sa simulation model mao ang 1.3 T ug ang permeability mao ang 1.05.Sa aron sa pagsiguro nga ang lig-on nga transmission sa beam sa tibuok nga sirkito mao ang dugang nga 70 mm. sa magnet sa x direksyon nagtino kon ang transverse magnetic field sa sagbayan channel mao ang uniporme, nga nagkinahanglan nga ang gidak-on sa x direksyon dili mahimong gamay ra kaayo. Sa samang higayon, sa pagkonsiderar sa gasto ug sa gibug-aton sa tibuok tube, ang gidak-on sa magnet kinahanglan nga dili kaayo dako. Busa, ang mga magnet sa sinugdan gibutang sa 150 mm × 150 mm × 70 mm. sistema, ang gilay-on tali sa mga magnet gitakda sa 20mm.
Sa 2015, gisugyot ni Purna Chandra Panda21 ang usa ka piraso sa poste nga adunay bag-ong stepped hole sa usa ka uniporme nga magnetic focusing system, nga mahimo pa nga makunhuran ang kadako sa flux leakage sa cathode ug ang transverse magnetic field nga nahimo sa pole piece hole.Sa kini nga papel, gidugang namon ang usa ka stepped structure sa poste nga piraso sa pole nga gitakda nga sistema. ug gilapdon sa tulo ka mga lakang mao ang 0.5mm, ug ang gilay-on tali sa mga poste nga mga buho sa piraso mao ang 2mm, ingon sa gipakita sa Figure 13.
Ang Figure 14a nagpakita sa axial magnetic field distribution ubay sa centerlines sa duha ka electron beams.Kini makita nga ang magnetic field pwersa sa daplin sa duha ka electron beams managsama. adunay maayo nga epekto sa pagpugong sa magnetic flux leakage.Figure 14b nagpakita sa transverse magnetic field apod-apod Pinaagi sa z direksyon sa ibabaw nga ngilit sa duha ka electron sagbayan.Kini makita nga ang transverse magnetic field mao ang ubos pa kay sa 200 Gs lamang sa pole piraso lungag, samtang sa hinay-wave sirkito, ang transverse magnetic field mao ang halos zero, nga nagpamatuod nga ang transverse magnetic field mao ang halos zero, nga nagpamatuod nga ang transverse magnetic field mao ang ubos pa kay sa 200 Gs lamang sa pole tipik lungag, samtang sa hinay-balud nga sirkito, ang transverse magnetic field mao ang halos zero, nga nagpamatuod nga ang transverse magnetic field mao ang halos zero, nga nagpamatuod negligible.Aron mapugngan ang magnetic saturation sa mga piraso sa poste, gikinahanglan nga tun-an ang kusog sa magnetic field sulod sa mga piraso sa poste.Gipakita sa Figure 14c ang hingpit nga kantidad sa pag-apod-apod sa magnetic field sa sulod sa piraso sa poste.Makita nga ang hingpit nga kantidad sa kusog sa magnetic field dili mubu sa 1.2T, nga nagpakita nga dili mahitabo ang magnetic saturation sa piraso sa poste.
Magnetic field strength distribution para sa Br = 1.3 T.(a) Axial field distribution.(b) Lateral field distribution By sa z direksyon.(c) Absolute value sa field distribution sulod sa pole piece.
Base sa CST PS module, ang axial relative nga posisyon sa dual beam gun ug ang focusing system gi-optimize. Sumala sa Ref. 9 ug simulations, ang kamalaumon nga lokasyon mao ang dapit diin ang anode nga piraso nagsapaw sa poste nga piraso gikan sa magnet.Apan, kini nakit-an nga kung ang remanence gitakda sa 1.3T, ang transmittance sa electron beam dili makaabot sa 99%.Pinaagi sa pagdugang sa remanence ngadto sa 1.4 T, ang pagtutok sa magnetic field madugangan ngadto sa 6500 nga mga agianan sa mga plano. gipakita sa Figure 15. Kini makita nga ang sagbayan adunay maayo nga transmission, gamay nga pag-usab-usab, ug usa ka transmission gilay-on labaw pa kay sa 45mm.
Mga trajectory sa double pencil beam ubos sa homogenous magnetic system nga adunay Br = 1.4 T.(a) xoz nga eroplano.(b) yoz nga ayroplano.
Ang Figure 16 nagpakita sa cross-section sa beam sa lain-laing mga posisyon nga layo sa cathode.Makita nga ang porma sa beam section sa focusing system maayo nga gimentinar, ug ang section diametro dili kaayo mausab. Figure 17 nagpakita sa beam envelopes sa x ug y nga direksyon, matag usa. Makita nga ang pag-usab-usab sa mga resulta sa simula mao ang gamay kaayo nga direksyon. ang sagbayan sa kasamtangan.Ang mga resulta nagpakita nga ang kasamtangan mao ang mahitungod sa 2 × 80 mA, nga nahiuyon sa kalkulado nga bili sa electron gun disenyo.
Electron beam cross section (uban ang focusing system) sa lain-laing posisyon layo sa cathode.
Gikonsiderar ang sunod-sunod nga mga problema sama sa mga sayup sa asembliya, pag-usab-usab sa boltahe, ug mga pagbag-o sa kusog sa magnetic field sa praktikal nga pagproseso nga mga aplikasyon, gikinahanglan ang pag-analisar sa pagkasensitibo sa sistema sa pag-focus. y direksyon.Kini nga resulta nagpakita nga ang kausaban sa beam envelope dili mahinungdanon ug ang beam kasamtangan halos dili mausab.Busa, ang sistema dili sensitibo sa mga sayop sa asembliya.Alang sa pag-usab-usab sa boltahe sa pagmaneho, ang error range gitakda sa ± 0.5 kV.Ang Figure 19b nagpakita sa mga resulta sa pagtandi.Makita nga ang pagbag-o sa boltahe adunay gamay nga epekto gikan sa -0.0.0.0 nga sakup nga envelope gikan sa -0.0. alang sa mga pagbag-o sa kusog sa magnetic field.Ang mga resulta sa pagtandi gipakita sa Figure 20.Makita nga ang beam envelope halos dili mausab, nga nagpasabot nga ang tibuok EOS dili sensitibo sa mga pagbag-o sa kusog sa magnetic field.
Ang sobre sa beam ug kasamtangan nga mga resulta ubos sa usa ka uniporme nga magnetic focusing system.(a) Assembly tolerance kay 0.2 mm.(b) Ang driving voltage fluctuation kay ±0.5 kV.
Beam nga sobre ubos sa usa ka uniporme nga magnetic focusing system nga adunay axial magnetic field strength fluctuations gikan sa 0.63 ngadto sa 0.68 T.
Aron masiguro nga ang sistema sa pag-focus nga gidesinyo niini nga papel mahimong mohaum sa HFS, gikinahanglan nga ikombinar ang sistema sa pag-focus ug HFS alang sa panukiduki. Ang Figure 21 nagpakita sa pagtandi sa mga sobre sa beam nga adunay ug walay HFS nga gikarga.
Aron mapamatud-an ang pagkahusto sa EOS nga gisugyot sa Seksyon III ug pag-imbestigar sa performance sa 220 GHz SDV-TWT, usa ka 3D-PIC simulation sa beam-wave interaction ang gihimo.Tungod sa simulation software limitations, wala namo madugang ang tibuok EOS sa HFS.Busa, ang electron gun gipulihan og 3mm nga distansiya sa nawong nga nagpagawas ug 3mm nga distansiya. 0.31mm, parehas nga mga parameter sama sa electron gun nga gidisenyo sa ibabaw.Tungod sa insensitivity ug maayo nga kalig-on sa EOS, ang boltahe sa pagmaneho mahimong husto nga ma-optimize aron makab-ot ang labing maayo nga gahum sa output sa simulation sa PIC.Ang mga resulta sa simulation nagpakita nga ang saturated output power ug gain mahimong makuha sa boltahe sa pagdrayb sa 20.6 kV, usa ka beam nga kasamtangan sa 2 × 8.00 nga gahum sa input (2 × 8.000) W.
Aron makuha ang labing maayo nga signal sa output, ang gidaghanon sa mga siklo kinahanglan usab nga ma-optimize. Ang labing kaayo nga gahum sa output makuha kung ang gidaghanon sa duha nga mga yugto mao ang 42 + 48 nga mga siklo, ingon sa gipakita sa Figure 22a.A 0.05 W input signal gipadako sa 314 W nga adunay ganansya nga 38 dB.Ang output nga gahum sa Transform nga nakuha sa Puasa nga Upat sa 2. Ang GHz.Figure 22b nagpakita sa axial position distribution sa electron energy sa SWS, nga kadaghanan sa mga electron nawad-an og enerhiya.Kini nga resulta nagpakita nga ang SDV-SWS makahimo sa pag-convert sa kinetic energy sa mga electron ngadto sa RF signal, sa ingon makaamgo sa signal amplification.
SDV-SWS output signal sa 220 GHz.(a) Output power uban sa spectrum.(b) Energy distribution sa mga electron nga adunay electron beam sa katapusan sa SWS inset.
Gipakita sa Figure 23 ang output power bandwidth ug gain sa usa ka dual-mode dual-beam SDV-TWT.Output performance mahimong dugang nga mapauswag pinaagi sa sweeping frequency gikan sa 200 ngadto sa 275 GHz ug pag-optimize sa drive voltage.Kini nga resulta nagpakita nga ang 3-dB bandwidth mahimong makatabon sa 205 ngadto sa 275 GHz nga operasyon, nga nagpasabot nga ang bandwidth nga operasyon dako.
Apan, sumala sa Fig. 2a, nahibal-an nato nga adunay usa ka stop band tali sa odd ug even nga mga mode, nga mahimong mosangpot sa dili gusto nga mga oscillations.Busa, ang kalig-on sa pagtrabaho sa palibot sa mga paghunong kinahanglan nga tun-an. Ang mga numero 24a-c mao ang 20 ns simulation nga mga resulta sa 265.3 GHz, 265.35 GHz, 265.35 GHz, ug ang matag usa nga makita mao ang 5GHz. Ang mga resulta sa simulation adunay pipila ka mga pag-usab-usab, ang gahum sa output medyo stable. Ang spectrum gipakita usab sa Figure 24 matag usa, ang spectrum puro. Kini nga mga resulta nagpakita nga walay self-oscillation duol sa stopband.
Ang paghimo ug pagsukod gikinahanglan aron mapamatud-an ang pagkahusto sa tibuok HFS. Sa niini nga bahin, ang HFS gihimo gamit ang computer numerical control (CNC) nga teknolohiya nga adunay tool diametro nga 0.1 mm ug usa ka machining accuracy sa 10 μm.Ang materyal alang sa high-frequency nga gambalay gihatag pinaagi sa oxygen-free high-conductivity (OFHC) nga gambalay nga tumbaga nagpakita sa usa ka gambalay nga tumbaga5a. 66.00 mm, usa ka gilapdon sa 20.00 mm ug usa ka gitas-on nga 8.66 mm. Walo ka mga lungag sa pin ang gipang-apod-apod sa palibot sa istruktura. Ang Figure 25b nagpakita sa istruktura pinaagi sa pag-scan sa electron microscopy (SEM). 0.4μm.Ang istruktura sa machining nagtagbo sa mga kinahanglanon sa disenyo ug katukma.
Ang Figure 26 nagpakita sa pagtandi tali sa aktwal nga mga resulta sa pagsulay ug mga simulation sa transmission performance.Port 1 ug Port 2 sa Figure 26a katumbas sa input ug output ports sa HFS, matag usa, ug katumbas sa Port 1 ug Port 4 sa Figure 3. Materyal nga conductivity set sa simulation mao ang taas kaayo ug ang ibabaw roughness human sa aktuwal nga machining mao ang poor.Sa kinatibuk-an, ang gisukod nga mga resulta sa maayo nga kasabutan uban sa mga resulta sa simulation, ug ang transmission bandwidth nagtagbo sa gikinahanglan nga 70 GHz, nga nagpamatuod sa feasibility ug tukma sa gisugyot nga dual-mode SDV-TWT.Busa, inubanan sa ultra-broad nga proseso ug sa mga resulta sa pagsulay sa ultra-broad. Ang disenyo sa SDV-TWT nga gisugyot niini nga papel mahimong gamiton alang sa sunod nga paggama ug mga aplikasyon.
Niini nga papel, ang usa ka detalyado nga disenyo sa usa ka planar distribution 220 GHz dual-beam SDV-TWT gipresentar.Ang kombinasyon sa dual-mode nga operasyon ug dual-beam excitation dugang nga nagdugang sa operating bandwidth ug output power.Ang fabrication ug cold test gihimo usab aron mapamatud-an ang pagkahusto sa tibuok HFS. Ang aktuwal nga mga resulta sa pagsukod nahiuyon sa mga resulta sa simulation.Alang sa gidisenyo nga two-beam EOS, usa ka mask section ug control electrodes ang gigamit nga dungan aron makahimo og duha ka lapis nga beam.Ubos sa gidesinyo nga uniporme nga nagtutok sa magnetic field, ang electron beam mahimong lig-on nga mapasa sa layo nga mga distansya nga adunay maayo nga porma.Sa umaabot, ang produksyon ug pagsulay sa EOS pagahimuon usab, ug ang SDVT nga disenyo ipahigayon usab sa tibuok TWT nga laraw. gisugyot niini nga papel bug-os nga kombinar sa kasamtangan nga hamtong nga eroplano pagproseso teknolohiya, ug nagpakita dako nga potensyal sa performance indicators ug pagproseso ug asembliya.Busa, kini nga papel nagtuo nga ang planar nga gambalay mao ang labing lagmit nga mahimong development trend sa vacuum electronic nga mga himan sa terahertz band.
Kadaghanan sa mga hilaw nga datos ug analytical nga mga modelo niini nga pagtuon gilakip niini nga papel. Ang dugang nga may kalabutan nga impormasyon mahimong makuha gikan sa katugbang nga tagsulat sa makatarunganon nga hangyo.
Gamzina, D. et al.Nanoscale CNC machining sa sub-terahertz vacuum electronics.IEEE Trans.electronic devices.63, 4067–4073 (2016).
Malekabadi, A. ug Paoloni, C. UV-LIGA microfabrication sa sub-terahertz waveguides gamit ang multilayer SU-8 photoresist.J. Micromechanics.Microelectronics.26, 095010. https://doi.org/10.1088/0960-1317/26/9/095010 (2016).
Dhillon, SS et al.2017 THz teknolohiya roadmap.J. Physics.D aron magamit.physics.50, 043001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/50/4/043001 (2017).
Shin, YM, Barnett, LR & Luhmann, NC Kusog nga pagkulong sa plasmonic wave propagation pinaagi sa ultra-broadband staggered double-grating waveguides.application.physics.Wright.93, 221504. https://doi.org/10.1063/1.3041646 (2008).
Baig, A. et al.Performance sa usa ka Nano CNC Machined 220-GHz Traveling Wave Tube Amplifier.IEEE Trans.electronic devices.64, 590–592 (2017).
Han, Y. & Ruan, CJ Pag-imbestigar sa diocotron instability sa walay kinutuban nga lapad nga sheet electron beam gamit ang macroscopic cold fluid model theory.Chin Phys B. 20, 104101. https://doi.org/10.1088/1674-1056/20/10/104101 (204101).
Galdetskiy, AV sa oportunidad nga madugangan ang bandwidth pinaagi sa planar nga layout sa beam sa usa ka multibeam klystron.Sa 12th IEEE International Conference on Vacuum Electronics, Bangalore, India, 5747003, 317–318 https://doi.org/10.1109/IVEC.2010.57 (2011.37).
Nguyen, CJ et al. Disenyo sa tulo-ka-beam electron pusil uban sa pig-ot nga sagbayan pagbahin sa eroplano-apod-apod sa W-band staggered double-blade nagbiyahe wave tube [J]. Science.Rep. 11, 940.https://doi.org/10.1038/s41598-020-80276-3 (2021).
Si Wang, PP, Su, YY, Zhang, Z., Wang, WB & Ruan, CJ Planar nag-apod-apod sa tulo-ka-beam nga electron optical system nga adunay hiktin nga beam separation alang sa W-band fundamental mode TWT.IEEE Trans.electronic devices.68, 5215-5219 (2021).
Zhan, M. Research sa Interleaved Double-Blade Travelling Wave Tube nga adunay Millimeter-Wave Sheet Beams 20-22 (PhD, Beihang University, 2018).
Ruan, CJ, Zhang, HF, Tao, J. & He, Y. Pagtuon sa beam-wave interaction stability sa G-band interleaved dual-blade traveling wave tube.2018 43rd International Conference on Infrared Millimeter and Terahertz Waves, Nagoya.8510263, https://doi.org/10.1109/IRMMW-THz.2018.8510263 (2018).