Děkujeme, že jste navštívili Nature.com. Verze prohlížeče, kterou používáte, má omezenou podporu pro CSS. Abyste dosáhli co nejlepšího zážitku, doporučujeme vám používat aktualizovaný prohlížeč (nebo vypnout režim kompatibility v Internet Exploreru). Abychom zajistili nepřetržitou podporu, budeme web mezitím zobrazovat bez stylů a JavaScriptu.
V tomto článku je navržena a ověřena 220GHz širokopásmová vysokovýkonná prokládaná dvoulopatková trubice s postupnou vlnou. Nejprve je navržena planární dvoupaprsková stupňovitě dvoulistá pomalovlnná struktura. Použitím dvourežimového provozního schématu je přenosový výkon a šířka pásma téměř dvojnásobná ve srovnání s jednorežimovým. hnací napětí je 20~21 kV a proud je 2 × 80 mA. Cíle návrhu. Použitím maskovací části a řídicí elektrody v pistoli s dvojitým paprskem mohou být dva tužkové paprsky zaostřeny podél jejich příslušných středů s kompresním poměrem 7, zaostřovací vzdálenost je asi 0,18 mm a stabilita je dobrá. Jednotný systém magnetického paprsku může dosáhnout stabilního přenosu magnetického paprsku 5 mm. pole je 0,6 T, což je dostatečné pro pokrytí celého vysokofrekvenčního systému (HFS). Poté, aby se ověřila použitelnost elektronově optického systému a výkonnost pomaluvlnné struktury, byly na celém HFS provedeny také simulace částicových buněk (PIC). Výsledky ukazují, že systém interakce s paprskem může dosáhnout špičkového výstupního výkonu téměř 310 W při 2V 220 GHz, proud paprsku je optimalizovaný, 0,6 m je proud paprsku 220 GHz A, zisk je 38 dB a šířka pásma 3 dB přesahuje 35 dB asi 70 GHz. Nakonec je provedena výroba vysoce přesné mikrostruktury k ověření výkonu HFS a výsledky ukazují, že šířka pásma a přenosové charakteristiky jsou v dobré shodě s výsledky simulace. Proto se u schématu navrženého v tomto dokumentu očekává, že zdroje ultra-broadbandtera vyvinou budoucí vysokovýkonové aplikace.
Jako tradiční vakuové elektronické zařízení hraje trubice s pohyblivou vlnou (TWT) nenahraditelnou roli v mnoha aplikacích, jako jsou radary s vysokým rozlišením, satelitní komunikační systémy a průzkum vesmíru1,2,3. Nicméně, jak provozní frekvence vstoupí do terahertzového pásma, tradiční TWT se spřaženou dutinou a šroubovicový TWT nebyly schopny uspokojit potřeby lidí kvůli relativně nízkému výkonu, šířce pásma a nízkému výstupnímu výkonu. Pásmo Hz se stalo velmi znepokojeným problémem pro mnoho vědeckých výzkumných institucí. V posledních letech se novým pomalým vlnovým strukturám (SWS), jako jsou staggered dual-blade (SDV) struktury a složené vlnovodné struktury (FW), dostalo velké pozornosti kvůli jejich přirozeným planárním strukturám, zejména novým SDV-SWS se slibným potenciálem. CNC) a UV-LIGA, celokovová struktura pouzdra může poskytnout větší tepelnou kapacitu s vyšším výstupním výkonem a ziskem a struktura podobná vlnovodu může také poskytnout širší pracovní šířku pásma. V současné době UC Davis poprvé v roce 2017 prokázal, že SDV-TWT může generovat vysoce výkonné výstupy přesahující 100 W a téměř 14 GHz, které stále nedokážou splnit požadavky na šířku pásma G5 v pásmu G5. široká šířka pásma v terahertzovém pásmu. Pro pásmo G-pásma SDV-TWT UC-Davis byly použity pásové elektronové paprsky. Přestože toto schéma může výrazně zlepšit proudovou zatížitelnost paprsku, je obtížné udržet dlouhou přenosovou vzdálenost kvůli nestabilitě elektronového optického systému regulujícího archový paprsek (EOS) a dochází k přepínání paprsku, což může také způsobit přemódování paprsku.– Buzení a kmitání 6,7. Aby byly splněny požadavky na vysoký výstupní výkon, širokou šířku pásma a dobrou stabilitu THz TWT, je v tomto příspěvku navržen dvoupaprskový SDV-SWS s dvourežimovým provozem. To znamená, že pro zvýšení šířky provozního pásma je v této struktuře navržen a zaveden relativně duální režim. A pro zvýšení malého výstupního výkonu je v této struktuře použito také plošné dvojité paprskové vysílání. omezení vertikální velikosti. Pokud je proudová hustota příliš vysoká, musí být proud paprsku snížen, což má za následek relativně nízký výstupní výkon. Pro zlepšení proudu paprsku se objevil planární distribuovaný vícepaprskový EOS, který využívá laterální velikost SWS. Díky nezávislému tunelování paprsku může plošný distribuovaný vícepaprskový svazek dosáhnout vysokého výstupního výkonu udržováním vysokého celkového proudu paprsku a malého proudu paprsku ve srovnání s paprskem. stabilita trubice s postupnou vlnou. Na základě předchozí práce8,9 tento článek navrhuje G-pásmové jednotné magnetické pole zaostřující dvojitý tužkový paprsek EOS, který může výrazně zlepšit stabilní přenosovou vzdálenost paprsku a dále zvětšit oblast interakce paprsku, čímž se výrazně zlepší výstupní výkon.
Struktura tohoto článku je následující. Nejprve je popsán návrh buňky SWS s parametry, analýzou disperzních charakteristik a výsledky vysokofrekvenční simulace. Poté je v tomto článku podle struktury základní buňky navržen systém EOS s dvojitým tužkovým paprskem a systém interakce paprsku. Rovněž jsou uvedeny výsledky simulace intracelulárních částic, aby se ověřila použitelnost EOS a výkon SDV-TWT. Kromě toho jsou výsledky celého testu za studena stručně prezentovány v souhrnu HFFS. .
Disperzní vlastnosti pomalovlnné struktury jako jedna z nejdůležitějších součástí TWT ukazují, zda se rychlost elektronů shoduje s fázovou rychlostí SWS, a má tedy velký vliv na interakci paprsku a vlny. Pro zlepšení výkonu celého TWT je navržena vylepšená interakční struktura. Struktura základní buňky je znázorněna na obrázku 1. Vzhledem k tomu, že paprsková struktura a dále zlepšuje nestabilitu paprsku pera, výstup z dvojitého paprsku pera, je třeba ještě více omezit výkon pera. výkon a stabilita provozu.Mezitím byl za účelem zvýšení pracovní šířky pásma navržen pro provoz SWS duální režim. Vzhledem k symetrii struktury SDV lze řešení disperzní rovnice elektromagnetického pole rozdělit na liché a sudé režimy. Současně se základní lichý režim nízkofrekvenčního pásma a základní sudý režim vysokofrekvenčního pásma používá k realizaci širokopásmové interakce šířky, čímž se dále zlepšuje pracovní synchronizace paprsku.
Podle požadavků na výkon je celá elektronka navržena s budícím napětím 20 kV a proudem dvojitého paprsku 2 × 80 mA. Aby se napětí co nejvíce přiblížilo pracovní šířce pásma SDV-SWS, musíme vypočítat délku periody p. Vztah mezi napětím paprsku a periodou je znázorněn v rovnici (1)10:
Nastavením fázového posunu na 2,5π na střední frekvenci 220 GHz lze vypočítat periodu p na 0,46 mm. Obrázek 2a ukazuje disperzní vlastnosti základní buňky SWS. Paprsek 20 kV velmi dobře odpovídá bimodální křivce. Odpovídající frekvenční pásma mohou dosáhnout kolem 70 GHz (modem) 210–2865 GHz v rozsahu 210–2865 GHz. s.Obrázek 2b ukazuje průměrnou vazebnou impedanci, která je větší než 0,6 Ω od 210 do 290 GHz, což naznačuje, že v provozní šířce pásma může docházet k silným interakcím.
(a) Disperzní charakteristiky dvouvidového SDV-SWS s elektronovým svazkem 20 kV. (b) Interakční impedance pomalovlnného obvodu SDV.
Je však důležité poznamenat, že mezi lichým a sudým režimem existuje pásmová mezera a tuto pásmovou mezeru obvykle označujeme jako zastavovací pásmo, jak je znázorněno na obrázku 2a. Pokud je TWT provozován v blízkosti tohoto frekvenčního pásma, může dojít k silnému propojení paprsku, což povede k nežádoucím oscilacím. V praktických aplikacích se obecně vyhýbáme použití TWT v blízkosti zastavovacího pásma. Lze však zjistit, zda je tato pomalá struktura pásma obtížná. mezera způsobuje oscilace. Proto bude v následující části PIC simulace prozkoumána stabilita provozu kolem dorazového pásma, aby bylo možné analyzovat, zda může dojít k nežádoucím oscilacím.
Model celého HFS je na obrázku 3. Skládá se ze dvou stupňů SDV-SWS, propojených Braggovými reflektory. Funkcí reflektoru je přerušit přenos signálu mezi dvěma stupni, potlačit oscilaci a odraz nepracovních režimů jako jsou režimy vysokého řádu generované mezi horními a spodními lopatkami, čímž se výrazně zlepší stabilita celé trubice, pro připojení k vnějšímu prostředí se používá standardní lineární vlnovod SWR-4. .Koeficient prostupu dvouúrovňové struktury je měřen řešičem v časové oblasti v 3D simulačním softwaru. S ohledem na skutečný vliv terahertzového pásma na materiál je materiál vakuové obálky zpočátku nastaven na měď a vodivost je snížena na 2,25×107 S/m12.
Obrázek 4 ukazuje výsledky přenosu pro HFS s a bez lineárních kuželových vazebních členů. Výsledky ukazují, že vazební člen má malý vliv na přenosový výkon celého HFS. Zpětná ztráta (S11 < − 10 dB) a vložená ztráta (S21 > − 5 dB) celého systému v širokopásmovém pásmu 207~280 GHz ukazují, že HFS má dobré přenosové vlastnosti.
Jako zdroj energie pro vakuová elektronická zařízení elektronová pistole přímo určuje, zda zařízení může generovat dostatečný výstupní výkon. V kombinaci s analýzou HFS v části II je třeba navrhnout dvoupaprskový EOS, aby poskytoval dostatečný výkon. V této části je na základě předchozí práce v pásmu W-band8,9 navržena dvojitá tužková elektronová pistole s použitím planární masky a řídicích elektrod. Za prvé, podle konstrukčních požadavků S. A podle konstrukčních požadavků na Sect.2, budicí napětí Ua elektronových paprsků je zpočátku nastaveno na 20 kV, proudy I obou elektronových paprsků jsou oba 80 mA a průměr paprsku dw elektronových paprsků je 0,13 mm. Současně, aby bylo zajištěno, že proudová hustota elektronového paprsku a katody může být nastavena na 7, hustota elektronového paprsku, 3 je kompresní poměr elektronového paprsku. A/cm2 a proudová hustota katody je 86 A/cm2, čehož lze dosáhnout pomocí nových materiálů katody. Podle teorie návrhu 14, 15, 16, 17 lze jednoznačně identifikovat typickou elektronovou pistoli Pierce.
Obrázek 5 ukazuje horizontální a vertikální schematické nákresy děla. Je vidět, že profil elektronového děla ve směru x je téměř identický s profilem typického listového elektronového děla, zatímco ve směru y jsou dva elektronové paprsky částečně odděleny maskou. Polohy dvou katod jsou v tomto pořadí x = – 0,155 mm, 0 mm, x 1 mm = 0,155 mm, 0 mm, y = 0,155 mm, y. v souladu s konstrukčními požadavky na kompresní poměr a velikost vstřikování elektronů jsou rozměry dvou katodových povrchů určeny na 0,91 mm × 0,13 mm.
Aby bylo fokusované elektrické pole přijímané každým elektronovým paprskem ve směru x symetrické kolem jeho vlastního středu, aplikuje tento článek na elektronové dělo řídicí elektrodu. Nastavením napětí fokusační elektrody a řídicí elektrody na -20 kV a napětí anody na 0 V můžeme získat rozložení trajektorie dvoupaprskového děla, které má dobrou, přímou kompresí a emitované elektronové dělo 6, jak je vidět na obr. každý elektronový paprsek se sbíhá ve směru x podél svého vlastního středu symetrie, což ukazuje, že řídicí elektroda vyrovnává nestejné elektrické pole generované zaostřovací elektrodou.
Obrázek 7 ukazuje obálku paprsku ve směru x a y. Výsledky ukazují, že projekční vzdálenost elektronového paprsku ve směru x je odlišná od projekční vzdálenosti ve směru y. Vzdálenost vrhání ve směru x je asi 4 mm a vzdálenost paprsku ve směru y je blízká 7 mm. Proto by skutečná vzdálenost paprsku měla být zvolena mezi 4 a 4 mm průřezu elektronového paprsku. Obr. Vidíme, že tvar průřezu se nejvíce blíží standardnímu kruhovému elektronovému paprsku. Vzdálenost mezi dvěma elektronovými paprsky je blízká navržené 0,31 mm a poloměr je asi 0,13 mm, což splňuje požadavky návrhu. Obrázek 9 ukazuje výsledky simulace proudu paprsku. Je vidět, že oba proudy paprsku jsou 76 mA, což je v dobré shodě s navrženým 80 mA.
Vzhledem ke kolísání budícího napětí v praktických aplikacích je nutné studovat napěťovou citlivost tohoto modelu. V napěťovém rozsahu 19,8 ~ 20,6 kV jsou získány proudové a proudové obálky paprsku, jak je znázorněno na obrázku 1 a obrázku 1.10 a 11. Z výsledků je vidět, že změna řídícího napětí z obálky elektronového paprsku nemá žádný vliv a A74 se mění pouze obálka elektronového paprsku. e, lze mít za to, že elektronové dělo navržené v tomto článku má dobrou citlivost na napětí.
Vliv kolísání budícího napětí na obálky svazku ve směru x a y.
Jednotné magnetické zaostřovací pole je běžný zaostřovací systém s permanentními magnety. Díky stejnoměrnému rozložení magnetického pole v celém kanálu paprsku je velmi vhodný pro osově symetrické elektronové paprsky. V této části je navržen jednotný systém magnetického zaostřování pro udržení přenosu dvojitých tužkových paprsků na dlouhé vzdálenosti. Analýzou generovaného magnetického pole a obálky paprsku je navrženo konstrukční schéma systému zaostřování na jeden paprsek1, teorie stabilního přenosu paprsku1 a problém stabilního přenosu Brig8 llouinovu hodnotu magnetického pole lze vypočítat rovnicí (2). V tomto článku také používáme tuto ekvivalenci k odhadu magnetického pole laterálně rozloženého dvojitého tužkového paprsku. V kombinaci s elektronovým dělem navrženým v tomto článku je vypočítaná hodnota magnetického pole asi 4000 Gs.Podle Ref.V praktických provedeních se obvykle volí 20, 1,5-2 násobek vypočtené hodnoty.
Obrázek 12 ukazuje strukturu jednotného systému zaostřovacího pole magnetického pole.Modrá část je permanentní magnet zmagnetizovaný v axiálním směru.Výběr materiálu je NdFeB nebo FeCoNi.Remanence Br nastavená v simulačním modelu je 1,3 T a permeabilita je 1,05.Aby byl zajištěn stabilní přenos paprsku v celém obvodu, určete, zda je původně velikost magnetu nastavena na 7 mm, délka magnetu je zpočátku nastavena na 7 mm. příčné magnetické pole v kanálu paprsku je rovnoměrné, což vyžaduje, aby velikost ve směru x nemohla být příliš malá. Zároveň by vzhledem k ceně a hmotnosti celého tubusu neměla být velikost magnetu příliš velká. Proto jsou magnety zpočátku nastaveny na 150 mm × 150 mm × 70 mm. Mezitím, aby bylo zajištěno, že celý magnet lze umístit do 2 mm, je zaostřovací systém nastaven na vzdálenost 2 mm.
V roce 2015 Purna Chandra Panda21 navrhla pólový nástavec s novým stupňovitým otvorem v jednotném magnetickém zaostřovacím systému, který může dále snížit velikost úniku toku na katodu a příčné magnetické pole generované v otvoru pólového nástavce. V tomto článku přidáme stupňovitou strukturu k pólovému nástavci zaostřovacího systému. Tloušťka pólového nástavce je zpočátku nastavena na 5 mm, šířka pólu je 5 mm, vzdálenost mezi výškou pólu a 1 mm. otvorů je 2 mm, jak je znázorněno na obrázku 13.
Obrázek 14a ukazuje rozložení axiálního magnetického pole podél středových linií dvou elektronových paprsků. Je vidět, že síly magnetického pole podél dvou elektronových paprsků jsou stejné. Hodnota magnetického pole je asi 6000 Gs, což je 1,5násobek teoretického Brillouinova pole pro zvýšení přenosu a zaostřování. Současně má magnetické pole na katodě dobrý účinek, což ukazuje na téměř dobrý magnetický účinek. 4b ukazuje rozložení příčného magnetického pole By ve směru z na horním okraji dvou elektronových paprsků. Je vidět, že příčné magnetické pole je menší než 200 Gs pouze u otvoru pólového nástavce, zatímco v pomalovlnném obvodu je příčné magnetické pole téměř nulové, což dokazuje, že vliv příčného magnetického pole na elektronové paprsky je nutné zkoumat 14 magnetické pole uvnitř magnetického pole je zanedbatelné. c ukazuje absolutní hodnotu rozložení magnetického pole uvnitř pólového nástavce. Je vidět, že absolutní hodnota intenzity magnetického pole je menší než 1,2T, což znamená, že k magnetickému nasycení pólového nástavce nedojde.
Rozložení intenzity magnetického pole pro Br = 1,3 T.(a) Rozložení axiálního pole.(b) Rozložení laterálního pole By ve směru z.(c) Absolutní hodnota rozložení pole v pólovém nástavci.
Na základě modulu CST PS je optimalizována axiální vzájemná poloha dvoupaprskové pistole a zaostřovacího systému. Podle Ref.9 a simulací je optimální umístění tam, kde anodový nástavec překrývá pólový nástavec směrem od magnetu. Bylo však zjištěno, že pokud byla remanence nastavena na 1,3 T, propustnost elektronového paprsku by nemohla dosáhnout 99 %. Zvýšením remanence na 1,4 T se zaostřovací magnetické pole zvýší na 6500 oz. Na obrázku je možné zobrazit paprsek 1 oz. vidět, že paprsek má dobrý přenos, malé kolísání a přenosovou vzdálenost větší než 45 mm.
Trajektorie dvojitých tužkových paprsků pod homogenním magnetickým systémem s Br = 1,4 T.(a) rovina xoz.(b) letadlo yoz.
Obrázek 16 ukazuje průřez paprsku v různých polohách od katody. Je vidět, že tvar sekce paprsku v zaostřovacím systému je dobře zachován a průměr sekce se příliš nemění. Obrázek 17 ukazuje obálky paprsku ve směru x a y, v tomto pořadí. Je vidět, že kolísání paprsku v obou směrech ukazuje, že výsledky paprsku jsou velmi malé.8 Výsledky simulace proudu jsou přibližně1. mA, což je v souladu s vypočítanou hodnotou v konstrukci elektronové trysky.
Průřez elektronového paprsku (se zaostřovacím systémem) v různých polohách od katody.
Vzhledem k řadě problémů, jako jsou montážní chyby, kolísání napětí a změny intenzity magnetického pole v praktických aplikacích zpracování, je nutné analyzovat citlivost zaostřovacího systému. Protože mezi anodovým kusem a pólovým nástavcem je při skutečném zpracování mezera, je třeba tuto mezeru nastavit v simulaci. Hodnota mezery byla nastavena na 0,2 mm a obrázek 19a ukazuje, že obálka paprsku a výsledný proud paprsku se výrazně nemění. .Proto je systém necitlivý na chyby montáže.Pro kolísání budícího napětí je rozsah chyby nastaven na ±0,5 kV.Obrázek 19b ukazuje výsledky porovnání. Je vidět, že změna napětí má malý vliv na obálku paprsku.Rozsah chyb je nastaven od -0,02 do +0,03 T pro změny v magnetickém poli, což znamená, že na obálce paprsku lze pozorovat celé změny. necitlivé na změny intenzity magnetického pole.
Obálka paprsku a proud jsou výsledkem jednotného magnetického zaostřovacího systému. (a) Montážní tolerance je 0,2 mm. (b) Kolísání budícího napětí je ±0,5 kV.
Obálka paprsku pod jednotným magnetickým zaostřovacím systémem s kolísáním síly axiálního magnetického pole v rozmezí od 0,63 do 0,68 T.
Aby bylo zajištěno, že zaostřovací systém navržený v tomto článku může odpovídat HFS, je nutné pro výzkum zkombinovat zaostřovací systém a HFS. Obrázek 21 ukazuje srovnání obálek svazku s a bez nabitého HFS. Výsledky ukazují, že obálka svazku se při zatížení celého HFS příliš nemění. Proto je zaostřovací systém vhodný pro trubici s postupnou vlnou HFS výše uvedené konstrukce.
K ověření správnosti EOS navrženého v části III a prozkoumání výkonu 220 GHz SDV-TWT je provedena 3D-PIC simulace interakce paprsku a vlny. Kvůli omezením simulačního softwaru jsme nebyli schopni přidat celý EOS do HFS. Proto bylo elektronové dělo nahrazeno ekvivalentním vyzařovacím povrchem s průměrem 3 mm a vzdáleností dvou elektron 0,1 mm. pistole navržená výše.Vzhledem k necitlivosti a dobré stabilitě EOS může být řídicí napětí správně optimalizováno pro dosažení nejlepšího výstupního výkonu v PIC simulaci. Výsledky simulace ukazují, že nasycený výstupní výkon a zisk lze získat při budicím napětí 20,6 kV, proudu paprsku 2 × 80 mA (603 A/cm2) a vstupním výkonu 0,05 W
Pro získání nejlepšího výstupního signálu je také potřeba optimalizovat počet cyklů. Nejlepšího výstupního výkonu se dosáhne, když je počet dvou stupňů 42 + 48 cyklů, jak je znázorněno na obrázku 22a. Vstupní signál 0,05 W je zesílen na 314 W se ziskem 38 dB. Spektrum výstupního výkonu získané pomocí rychlé Fourierovy transformace, 22 FT2 GHz, je čisté rozložení. energie elektronů v SWS, přičemž většina elektronů ztrácí energii. Tento výsledek ukazuje, že SDV-SWS může převádět kinetickou energii elektronů na RF signály, čímž dochází k zesílení signálu.
Výstupní signál SDV-SWS na 220 GHz.(a) Výstupní výkon se zahrnutým spektrem.(b) Distribuce energie elektronů s elektronovým paprskem na konci vložky SWS.
Obrázek 23 ukazuje šířku pásma výstupního výkonu a zisk duálního duálního paprsku SDV-TWT. Výstupní výkon lze dále zlepšit změnou frekvencí od 200 do 275 GHz a optimalizací napětí měniče. Tento výsledek ukazuje, že šířka pásma 3 dB může pokrýt 205 až 275 GHz provoz v širokém pásmu, což znamená, že provoz s dvojitou šířkou pásma.
Podle obr. 2a však víme, že mezi lichým a sudým režimem existuje pásmo zastavení, které může vést k nechtěným oscilacím. Proto je třeba prostudovat stabilitu práce kolem zarážek. Obrázky 24a-c jsou výsledky simulace 20 ns při 265,3 GHz, 265,35 GHz a 265,35 GHz a 265,35 GHz mají výsledky, že výkon je relativně stabilní, výsledky simulace jsou 4 GHz. .Spektrum je také znázorněno na obrázku 24, spektrum je čisté. Tyto výsledky naznačují, že nedochází k žádné vlastní oscilaci v blízkosti dorazového pásma.
Výroba a měření jsou nutné pro ověření správnosti celého HFS. V této části je HFS vyroben pomocí technologie počítačového numerického řízení (CNC) s průměrem nástroje 0,1 mm a přesností obrábění 10 μm. 0,00 mm a výšce 8,66 mm. Kolem konstrukce je rozmístěno osm otvorů pro kolíky.Obrázek 25b znázorňuje strukturu pomocí rastrovací elektronové mikroskopie (SEM).Břity této struktury jsou rovnoměrně vyrobeny a mají dobrou drsnost povrchu. Po přesném měření je celková chyba obrábění menší než 5 % a drsnost povrchu odpovídá požadavkům na přesné obrábění a precizní obrábění.
Obrázek 26 ukazuje srovnání mezi skutečnými výsledky testu a simulacemi přenosového výkonu. Port 1 a Port 2 na obrázku 26a odpovídají vstupním a výstupním portům HFS a jsou ekvivalentní Portu 1 a Port 4 na obrázku 3. Skutečné výsledky měření S11 jsou o něco lepší než výsledky simulace. Současně mohou být naměřené výsledky povrchu S21 příliš vysoká vodivost materiálu simulace může být příliš vysoká a může být horší. ořezávání je špatné. Celkově jsou naměřené výsledky v dobré shodě s výsledky simulace a přenosová šířka pásma splňuje požadavek 70 GHz, což ověřuje proveditelnost a správnost navrhovaného dvourežimového SDV-TWT. Proto v kombinaci se skutečným výrobním procesem a výsledky testů lze ultraširokopásmový dvoupaprskový SDV-TWT navržený pro tento papírový design použít a použít.
V tomto příspěvku je uveden podrobný návrh planárního distribučního 220 GHz dvoupaprskového SDV-TWT. Kombinace dvourežimového provozu a dvoupaprskového buzení dále zvyšuje provozní šířku pásma a výstupní výkon. Pro ověření správnosti celého HFS se provádí také výroba a studený test.Skutečné výsledky měření jsou v dobré shodě s výsledky simulace.U navrženého dvoupaprskového EOS byla masková sekce a kontrolní elektrody použity společně k vytvoření dvoutužkového paprsku.Pod navrženým stejnoměrným fokusačním magnetickým polem může být elektronový paprsek stabilně přenášen na dlouhé vzdálenosti s dobrým tvarem. V budoucnu bude výroba a testování EOS prováděna a tepelný test bude plně proveden také v celém tomto kombinujícím schématu TWTDV v současném TW. vyspělá technologie zpracování rovin a vykazuje velký potenciál v ukazatelích výkonu a zpracování a montáži. Tento článek se proto domnívá, že planární struktura se s největší pravděpodobností stane vývojovým trendem vakuových elektronických zařízení v terahertzovém pásmu.
Většina nezpracovaných dat a analytických modelů v této studii byla zahrnuta do tohoto článku. Další relevantní informace lze získat od odpovídajícího autora na odůvodněnou žádost.
Gamzina, D. et al.Nanoměřítko CNC obrábění sub-terahertzové vakuové elektroniky.IEEE Trans.electronic devices.63, 4067–4073 (2016).
Malekabadi, A. and Paoloni, C. UV-LIGA mikrovýroba sub-terahertzových vlnovodů pomocí vícevrstvého fotorezistu SU-8.J.Micromechanics.Microelectronics.26, 095010. https://doi.org/10.1088/0960-1317/26/9/095010 (2016).
Dhillon, SS et al. 2017 THz technology roadmap.J.Physics.D to apply.physics.50, 043001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/50/4/043001 (2017).
Shin, YM, Barnett, LR & Luhmann, NC Silné omezení šíření plasmonických vln prostřednictvím ultra-širokopásmových odstupňovaných vlnovodů s dvojitou mřížkou.application.physics.Wright.93, 221504. https://doi.org/10.1063/1.3041646 (2008).
Baig, A. et al. Performance of a Nano CNC Machined 220-GHz Travelling Wave Tube Amplifier. IEEE Trans.electronic devices.64, 590–592 (2017).
Han, Y. & Ruan, CJ Vyšetřování diokotronové nestability nekonečně širokých svazků elektronů pomocí makroskopické teorie modelu studené tekutiny.
Galdetskiy, AV o příležitosti zvýšit šířku pásma planárním rozložením paprsku ve vícepaprskovém klystronu. Na 12. mezinárodní konferenci IEEE o vakuové elektronice, Bangalore, Indie, 5747003, 317–318 https://doi.org/10.1109/IVEC.420315.
Nguyen, CJ et al. Návrh třípaprskových elektronových děl s úzkou distribucí rovin rozdělování paprsku v vlnové trubici s odstupňovanou dvoulistou postupnou vlnou v pásmu W[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 Planární distribuovaný třípaprskový elektronový optický systém s úzkou separací paprsků pro základní režim W-pásma TWT.IEEE Trans.electronic devices.68, 5215–5219 (2021).
Zhan, M. Research on Interleaved Double-Blade Traveling Wave Tube with Millimeter-Wave Sheet Beams 20-22 (PhD, Beihang University, 2018).
Ruan, CJ, Zhang, HF, Tao, J. & He, Y. Studie o stabilitě interakce paprsku a vlny u trubice s dvojitou lopatkou s pohyblivou vlnou v pásmu G. 2018 43. mezinárodní konference o infračervených milimetrových a terahertzových vlnách, Nagoya.8510263, https://doi.org/2069/109IRTH. 018).