Tak, fordi du besøgte Nature.com. Den browserversion, du bruger, har begrænset understøttelse af CSS. For den bedste oplevelse anbefaler vi, at du bruger en opdateret browser (eller slår kompatibilitetstilstand fra i Internet Explorer). I mellemtiden vil vi for at sikre fortsat support vise webstedet uden stilarter og JavaScript.
I dette papir er et 220 GHz bredbånds højeffekt interleaved dobbelt-blads vandrende bølgerør designet og verificeret. For det første foreslås en plan dobbeltstrålet forskudt dobbelt-blads langsom-bølge struktur. Ved at bruge en dual-mode operationsordning er transmissionsydelsen og båndbredden næsten det dobbelte af enkelt-mode. blyantformet elektronisk optisk system er designet, drivspændingen er 20~21 kV, og strømmen er 2 × 80 mA. Designmål.Ved at bruge maskedelen og kontrolelektroden i dobbeltstrålekanonen, kan de to blyantstråler fokuseres langs deres respektive centre med et kompressionsforhold på 7, fokuseringsafstanden 1 er også ensartet fokus på 8 mm. .Den stabile transmissionsafstand af den plane dobbelte elektronstråle kan nå 45 mm, og det fokuserende magnetiske felt er 0,6 T, hvilket er tilstrækkeligt til at dække hele højfrekvenssystemet (HFS). Derefter, for at verificere anvendeligheden af ​​det elektron-optiske system og ydeevnen af ​​den langsomme bølgestruktur, blev simuleringer af partikelceller (PIC) også udført på hele HFS-udgangseffektsystemet, og resultaterne af HFS-1-peak-output-systemet blev også udført på hele HFS-effekten-1-effektsystemet. W ved 220 GHz, den optimerede strålespænding er 20,6 kV, strålestrømmen er 2 × 80 mA, forstærkningen er 38 dB, og 3-dB båndbredden overstiger 35 dB omkring 70 GHz. Endelig udføres højpræcisions mikrostrukturfremstilling for at verificere ydeevnen af ​​HFS og båndbredden er i overensstemmelse med båndbredden, og resultaterne er i overensstemmelse med båndbredden og transmissionsresultaterne. e, ordningen foreslået i dette papir forventes at udvikle højeffekt, ultrabredbånd terahertz-bånd strålingskilder med potentiale for fremtidige anvendelser.
Som en traditionel vakuum elektronisk enhed spiller rejsebølgerør (TWT) en uerstattelig rolle i mange applikationer såsom højopløsningsradar, satellitkommunikationssystemer og rumudforskning1,2,3. Men da driftsfrekvensen kommer ind i terahertz-båndet, har den traditionelle koblede hulrums TWT og spiralformede TWT været ude af stand til at imødekomme menneskers relativt lave udgangseffektbehov på grund af et relativt lavt bånd og TWT's behov. fremstillingsprocesser.Derfor er det blevet et meget bekymret spørgsmål for mange videnskabelige forskningsinstitutioner, hvordan man kan forbedre ydeevnen af ​​THz-båndet.I de senere år har nye slow-wave-strukturer (SWS'er), såsom forskudte dual-blade (SDV) strukturer og folded waveguide (FW) strukturer, modtaget deres naturlige plan duvele-strukturer, der ikke har fået særlig stor opmærksomhed uden SDV-projekter. blev foreslået af UC-Davis i 20084. Den plane struktur kan nemt fremstilles ved hjælp af mikro-nano-behandlingsteknikker såsom computer numerisk kontrol (CNC) og UV-LIGA, pakkestrukturen i helmetal kan give større termisk kapacitet med højere udgangseffekt og forstærkning, og den bølgelederlignende struktur kan også give en bredere arbejdsbåndbredde, som den første 1 Davis-tid kan demonstrere i SDTW-0. højeffektudgangssignaler på over 100 W og næsten 14 GHz båndbreddesignaler i G-båndet5. Disse resultater har dog stadig huller, der ikke kan opfylde de relaterede krav til høj effekt og bred båndbredde i terahertz-båndet. For UC-Davis's G-bånd SDV-TWT er pladeelektronstråler blevet brugt betydeligt, men det er en vanskelig transmissionskapacitet, der kan opretholdes betydeligt for at opretholde den nuværende kapacitet. afstand på grund af ustabiliteten af ​​det arkstråleelektronoptiske system (EOS), og der er en over-mode stråletunnel, som også kan få strålen til at selvregulere.– Excitation og oscillation 6,7.For at imødekomme kravene til høj udgangseffekt, bred båndbredde og god stabilitet af THz TWT, foreslås en dual-beam SDV-SWS med dual-mode drift i dette papir. Det vil sige, for at øge driftsbåndbredden, er dual-mode drift foreslået og introduceret i denne struktur. cil beam radioer er relativt små på grund af lodrette størrelse begrænsninger. Hvis strømtætheden er for høj, skal strålestrømmen reduceres, hvilket resulterer i en relativt lav udgangseffekt. For at forbedre strålestrømmen er der opstået planar distribueret multibeam EOS, som udnytter den laterale størrelse af SWS.På grund af den uafhængige beam tunneling, kan den planar distribuerede strøm opnå en høj, multistråle udgangsstrøm pr. undgå overmode beam tunneling sammenlignet med sheet-beam enheder.Derfor er det fordelagtigt at opretholde stabiliteten af ​​det vandrende bølgerør.På grundlag af tidligere arbejde8,9 foreslår dette papir et G-bånd ensartet magnetfelt med fokus på dobbelt blyantstråle EOS, som i høj grad kan forbedre den stabile transmissionsafstand af strålen og yderligere øge stråleudgangseffekten og derved forbedre stråleeffekten.
Strukturen af ​​dette papir er som følger. Først beskrives SWS-celledesignet med parametre, analyse af dispersionsegenskaber og højfrekvente simuleringsresultater. Derefter, i henhold til strukturen af ​​enhedscellen, er en dobbelt blyantstråle EOS og et stråleinteraktionssystem designet i dette papir. Intracellulære partikelsimuleringsresultater er også præsenteret for at verificere anvendeligheden af ​​SDVOS-papiret og -T-resultaterne i tillæg til stoffet og stoffet. ify rigtigheden af ​​hele HFS. Lav endelig et resumé.
Som en af ​​de vigtigste komponenter i TWT'en, indikerer de dispersive egenskaber af den langsomme bølgestruktur, om elektronhastigheden matcher fasehastigheden af ​​SWS, og dermed har stor indflydelse på stråle-bølge-interaktionen. For at forbedre ydeevnen af ​​hele TWT er der designet en forbedret vekselvirkningsstruktur. Strukturen af ​​enhedscellen er vist i figur 1. Strukturen af ​​enhedscellen er vist i figur 1. anvender en dobbelt penstråle for yderligere at forbedre udgangseffekten og driftsstabiliteten.For at øge arbejdsbåndbredden er der i mellemtiden blevet foreslået en dual mode til at SWS opererer. På grund af SDV-strukturens symmetri kan løsningen af ​​den elektromagnetiske feltspredningsligning opdeles i ulige og lige tilstande. Samtidig bruges den fundamentale ulige tilstand af lavfrekvensbåndet og det fundamentale lige bånd i det høje frekvensbånd til at realisere synkroniseringen af ​​det høje frekvensbånds imponerende frekvensbånd, til at realisere synkroniseringen af ​​højfrekvensbåndet. roving af arbejdsbåndbredden.
I henhold til strømkravene er hele røret designet med en drivspænding på 20 kV og en dobbeltstrålestrøm på 2 × 80 mA. For at matche spændingen så tæt som muligt på driftsbåndbredden for SDV-SWS, skal vi beregne længden af ​​perioden p. Forholdet mellem strålespænding og periode er vist i ligning (1)10:
Ved at indstille faseforskydningen til 2,5π ved centerfrekvensen på 220 GHz, kan perioden p beregnes til at være 0,46 mm.Figur 2a viser spredningsegenskaberne for SWS-enhedscellen. 20 kV-strålelinjen matcher den bimodale kurve meget godt. Matchende frekvensbånd kan nå op på 520 GHz- og 520 GHz-tilstanden. –280 GHz (lige tilstand) områder. Figur 2b viser den gennemsnitlige koblingsimpedans, som er større end 0,6 Ω fra 210 til 290 GHz, hvilket indikerer, at stærke interaktioner kan forekomme i driftsbåndbredden.
(a) Spredningskarakteristika for en dual-mode SDV-SWS med en 20 kV elektronstrålelinje. (b) Interaktionsimpedans for SDV langsomme bølgekredsløb.
Det er dog vigtigt at bemærke, at der er et båndgab mellem de ulige og lige tilstande, og vi refererer normalt til dette båndgab som stopbåndet, som vist i figur 2a. Hvis TWT'en betjenes i nærheden af ​​dette frekvensbånd, kan der forekomme stærk strålekoblingsstyrke, hvilket vil føre til uønskede svingninger. I praktiske anvendelser undgår vi generelt, at stopbåndet kan være i nærheden af ​​TWT-strukturen, hvor stopbåndet er tæt på. kun 0,1 GHz. Det er svært at afgøre, om dette lille båndgab forårsager svingninger. Derfor vil stabiliteten af ​​driften omkring stopbåndet blive undersøgt i det følgende PIC-simuleringsafsnit for at analysere, om uønskede svingninger kan forekomme.
Modellen af ​​hele HFS er vist i figur 3. Den består af to trin af SDV-SWS, forbundet med Bragg-reflektorer. Reflektorens funktion er at afbryde signaltransmissionen mellem de to trin, undertrykke oscillationen og refleksionen af ​​ikke-arbejdende tilstande såsom højordenstilstande genereret mellem de øvre og nedre blade, hvilket i høj grad forbedrer stabiliteten af ​​det ydre rør for at forbedre forbindelsen af ​​røret. bruges også til at forbinde SWS til en WR-4 standard bølgeleder. Transmissionskoefficienten for to-niveau strukturen måles af en tidsdomæne-solver i 3D-simuleringssoftwaren. I betragtning af den faktiske effekt af terahertz-båndet på materialet, sættes materialet i vakuumindhylningen i første omgang til kobber, og ledningsevnen reduceres til Sm/5×127.
Figur 4 viser transmissionsresultaterne for HFS med og uden lineære koniske koblere. Resultaterne viser, at kobleren har ringe effekt på transmissionsydelsen for hele HFS. Returtabet (S11 < − 10 dB) og indføringstabet (S21 > − 5 dB) for hele systemet i 207~280 GHz bredbåndet har god transmissionskarakteristik.
Som strømforsyning til vakuum elektroniske enheder bestemmer elektronkanonen direkte, om enheden kan generere nok udgangseffekt. Kombineret med analysen af ​​HFS i sektion II, skal en dobbeltstråle EOS designes for at levere tilstrækkelig strøm. I denne del, baseret på tidligere arbejde i W-bånd8,9, er en dobbelt blyantelektronpistol designet ved hjælp af en plan maske-designdel og styringskrav i SWSFi-elektroderne.2 er drivspændingen Ua for elektronstrålerne initialt indstillet til 20 kV, strømmene I af de to elektronstråler er begge 80 mA, og elektronstrålernes strålediameter dw er 0,13 mm. For at sikre, at strømtætheden af ​​strømtætheden af ​​strømstyrken i de to elektronstråler, kan elektronstrålens forhold indstilles således, at elektronstrålens forhold mellem katoden og 7 kan opnås således, at elektronstrålens 7 forhold. tætheden af ​​elektronstrålen er 603 A/cm2, og katodens strømtæthed er 86 A/cm2, hvilket kan opnås ved Dette opnås ved hjælp af nye katodematerialer.Ifølge designteori 14, 15, 16, 17 kan en typisk Pierce elektronpistol identificeres entydigt.
Figur 5 viser henholdsvis pistolens vandrette og lodrette skematiske diagrammer. Det ses, at elektronkanonens profil i x-retningen er næsten identisk med en typisk pladelignende elektronkanon, mens de to elektronstråler i y-retningen er delvist adskilt af masken.Positionerne af de to katoder er =5 mm0 og x 0 mm0 = 5 mm0 og x 0 mm. henholdsvis 5 mm, y = 0 mm. Ifølge designkravene til kompressionsforhold og elektronindsprøjtningsstørrelse er dimensionerne af de to katodeoverflader bestemt til at være 0,91 mm × 0,13 mm.
For at gøre det fokuserede elektriske felt, der modtages af hver elektronstråle i x-retningen, symmetrisk om dets eget centrum, påfører dette papir en kontrolelektrode på elektronkanonen. Ved at indstille spændingen af ​​fokuseringselektroden og kontrolelektroden til -20 kV, og anodens spænding til 0 V, kan vi opnå banefordelingen af ​​den duale stråle, som den kan ses i fig. ns har god komprimerbarhed i y-retningen, og hver elektronstråle konvergerer mod x-retningen langs sit eget symmetricenter, hvilket indikerer, at kontrolelektroden afbalancerer det ulige elektriske felt, der genereres af fokuseringselektroden.
Figur 7 viser stråleindhylningen i x- og y-retningen. Resultaterne viser, at projektionsafstanden for elektronstrålen i x-retningen er forskellig fra den i y-retningen. Kasteafstanden i x-retningen er ca. 4 mm, og kasteafstanden i y-retningen er tæt på 7 mm. Derfor skal den faktiske kasteafstand mellem elektrostrålen og 7 mm vælges ved 4 mm tværsnit. 4,6 mm fra katodeoverfladen. Vi kan se, at formen på tværsnittet er tættest på en standard cirkulær elektronstråle. Afstanden mellem de to elektronstråler er tæt på de designede 0,31 mm, og radius er ca. 0,13 mm, hvilket opfylder designkravene. Figur 9 viser simuleringsresultaterne af strålestrømmen, som de to kan være i god overensstemmelse med 0,6 strålestrømme. mA.
I betragtning af udsvingene i drivspændingen i praktiske applikationer er det nødvendigt at studere spændingsfølsomheden af ​​denne model. I spændingsområdet 19,8 ~ 20,6 kV opnås strøm- og strålestrømsindhyllingskurven, som vist i figur 1 og figur 1.10 og 11. Ud fra resultaterne kan det ses, at spændingens ændring ikke har effekt på elektronen, og at elektronen ikke har nogen effekt på spændingen. strålestrømmen ændres kun fra 0,74 til 0,78 A. Derfor kan det anses for, at elektronkanonen designet i dette papir har en god spændingsfølsomhed.
Effekten af ​​drivspændingsudsving på x- og y-retningsstråleindhylningen.
Et ensartet magnetisk fokuseringsfelt er et almindeligt permanent magnetfokuseringssystem. På grund af den ensartede magnetiske feltfordeling i hele strålekanalen er det meget velegnet til aksesymmetriske elektronstråler. I dette afsnit foreslås et ensartet magnetisk fokuseringssystem til opretholdelse af langdistancetransmissionen af ​​dobbelte blyantstråler. Ved at analysere det genererede magnetfelt og stråledesignskemaet er det foreslåede fokus og strålesystemets konvolut, det foreslåede studie af strålesystemets fokus og strålefølsomhed. til den stabile transmissionsteori for en enkelt blyantstråle18,19 kan Brillouins magnetfeltværdi beregnes ved ligning (2).I dette papir bruger vi også denne ækvivalens til at estimere magnetfeltet for en lateralt fordelt dobbelt blyantstråle. Kombineret med elektronkanonen designet i dette papir er den beregnede magnetiske feltværdi ca. Gs.4000.20, 1,5-2 gange den beregnede værdi vælges normalt i praktiske udformninger.
Figur 12 viser strukturen af ​​et ensartet magnetfelt-fokuseringsfeltsystem. Den blå del er den permanente magnet magnetiseret i aksial retning. Materialevalg er NdFeB eller FeCoNi. Remanens Br-sættet i simuleringsmodellen er 1,3 T og permeabiliteten er 1,05. For at sikre den stabile transmission af strålen af ​​strålen i hele magnetkredsløbet, er i mm initiallængden i hele magnetkredsløbet, i mm. x-retningen bestemmer, om det tværgående magnetfelt i strålekanalen er ensartet, hvilket kræver, at størrelsen i x-retningen ikke må være for lille. Samtidig, i betragtning af omkostningerne og vægten af ​​hele røret, bør størrelsen af ​​magneten ikke være for stor. Derfor indstilles magneterne i første omgang til 150 mm × 150 mm × 70 mm for at sikre, at kredsløbet kan fokuseres langsomt, mellem 70 mm. s er indstillet til 20 mm.
I 2015 foreslog Purna Chandra Panda21 et polstykke med et nyt trinformet hul i et ensartet magnetisk fokuseringssystem, som yderligere kan reducere størrelsen af ​​fluxlækage til katoden og det tværgående magnetiske felt, der genereres ved polstykkehullet. I dette papir tilføjer vi en trinformet struktur til polstykket af det indledende fokuseringssystem, og tykkelsen af ​​polbredden er 1 mm. de tre trin er 0,5 mm, og afstanden mellem stangstykkets huller er 2 mm, som vist i figur 13.
Figur 14a viser den aksiale magnetiske feltfordeling langs centerlinjerne af de to elektronstråler. Det kan ses, at magnetfeltkræfterne langs de to elektronstråler er ens. Magnetfeltværdien er omkring 6000 Gs, hvilket er 1,5 gange det teoretiske Brillouin-felt for at øge transmissions- og fokuseringsydelse. om forebyggelse af magnetisk fluxlækage.Figur 14b viser den tværgående magnetiske feltfordeling By i z-retningen ved overkanten af ​​de to elektronstråler.Det kan ses, at det tværgående magnetiske felt kun er mindre end 200 Gs ved polstykkehullet, mens det i det langsombølgede kredsløb, det tværgående magnetfelt på magnetfeltets magnetfelt er negligerbar, er næsten nul. ic mætning af polstykkerne, er det nødvendigt at studere magnetfeltstyrken inde i polstykkerne.Figur 14c viser den absolutte værdi af magnetfeltfordelingen inde i polstykket.Det kan ses, at den absolutte værdi af magnetfeltstyrken er mindre end 1,2T, hvilket indikerer, at den magnetiske mætning af polstykket ikke vil forekomme.
Magnetisk feltstyrkefordeling for Br = 1,3 T.(a) Aksial feltfordeling.(b) Lateral feltfordeling By i z-retningen.(c) Absolut værdi af feltfordeling inden for polstykket.
Baseret på CST PS-modulet er den aksiale relative position af dobbeltstrålekanonen og fokuseringssystemet optimeret.Ifølge Ref.9 og simuleringer, er den optimale placering, hvor anodestykket overlapper polstykket væk fra magneten. Det viste sig dog, at hvis remanensen blev sat til 1,3T, kunne transmittansen af ​​elektronstrålen ikke nå 99%.Ved at øge remanensen til 1,4 T, vil det fokuserende magnetiske felt blive øget til 6500 bjælkelinjer og oz. 15. Det kan ses, at strålen har god transmission, små udsving og en transmissionsafstand større end 45 mm.
Baner af dobbelte blyantstråler under et homogent magnetisk system med Br = 1,4 T.(a) xoz-plan.(b) yoz-fly.
Figur 16 viser tværsnittet af strålen i forskellige positioner væk fra katoden. Det kan ses, at formen af ​​stråleafsnittet i fokuseringssystemet er godt vedligeholdt, og snitdiameteren ændrer sig ikke meget. Figur 17 viser strålehylstrene i henholdsvis x- og y-retningen. Det kan ses, at den meget lille udsving i strålens 1 retning viser, at den er meget lille i strålens 1 retning. strøm. Resultaterne viser, at strømmen er omkring 2 × 80 mA, hvilket er i overensstemmelse med den beregnede værdi i elektronkanondesignet.
Elektronstråletværsnit (med fokuseringssystem) i forskellige positioner væk fra katoden.
I betragtning af en række problemer såsom monteringsfejl, spændingsudsving og ændringer i magnetisk feltstyrke i praktiske behandlingsapplikationer, er det nødvendigt at analysere følsomheden af ​​fokuseringssystemet. Fordi der er et mellemrum mellem anodestykket og polstykket i den faktiske behandling, skal dette mellemrum indstilles i simuleringen. Spalteværdien blev sat til 02 mm stråleretningen og figuren beamy-retningen. .Dette resultat viser, at ændringen i stråleindhylningen ikke er signifikant, og strålestrømmen ændrer sig næsten ikke. Derfor er systemet ufølsomt over for monteringsfejl.For udsving i drivspændingen er fejlområdet sat til ±0,5 kV.Figur 19b viser sammenligningsresultaterne.Det kan ses, at spændingsændringen har ringe effekt på spændingsområdet til +2. 03 T for ændringer i magnetfeltstyrke. Sammenligningsresultaterne er vist i figur 20. Det kan ses, at strålehylsteret næsten ikke ændres, hvilket betyder, at hele EOS er ufølsom over for ændringer i magnetfeltstyrken.
Stråleindhylling og strøm resulterer under et ensartet magnetisk fokuseringssystem.(a) Samlingstolerance er 0,2 mm.(b) Drivspændingsudsving er ±0,5 kV.
Stråleindhylning under et ensartet magnetisk fokuseringssystem med aksiale magnetfeltstyrkeudsving i området fra 0,63 til 0,68 T.
For at sikre, at fokuseringssystemet, der er designet i dette papir, kan matche med HFS, er det nødvendigt at kombinere fokuseringssystemet og HFS til forskning.Figur 21 viser en sammenligning af strålehylstre med og uden HFS indlæst. Resultaterne viser, at strålehylsteret ikke ændrer sig meget, når hele HFS er belastet. Derfor er fokuseringssystemet i HFS-røret egnet til ovenstående design.
For at verificere rigtigheden af ​​det EOS, der er foreslået i afsnit III, og undersøge ydeevnen af ​​220 GHz SDV-TWT, udføres en 3D-PIC-simulering af stråle-bølge-interaktion. På grund af begrænsninger i simuleringssoftwaren var vi ikke i stand til at tilføje hele EOS til HFS. Derfor blev elektronkanonen erstattet med en ækvivalent overflade på 3 mm i diameter på 3 mm. mm, de samme parametre som elektronkanonen designet ovenfor.På grund af EOS' ufølsomhed og gode stabilitet kan drivspændingen optimeres korrekt for at opnå den bedste udgangseffekt i PIC-simuleringen.Simuleringsresultaterne viser, at den mættede udgangseffekt og forstærkning kan opnås ved en drivspænding på 20,6 kV, en strålestrøm på 2 × 26030 A cm (), en indgangseffekt på 2 × 26030 A m. W.
For at opnå det bedste udgangssignal skal antallet af cyklusser også optimeres.Den bedste udgangseffekt opnås, når antallet af to trin er 42 + 48 cyklusser, som vist i figur 22a.Et 0,05 W indgangssignal forstærkes til 314 W med en forstærkning på 38 dB.Udgangseffektspektret opnås ved peak, FT4GHz (F Fast Fouring) ved peak 20 GHz. 2b viser den aksiale positionsfordeling af elektronenergi i SWS, hvor de fleste elektroner mister energi. Dette resultat indikerer, at SDV-SWS kan konvertere elektronernes kinetiske energi til RF-signaler og derved realisere signalforstærkning.
SDV-SWS udgangssignal ved 220 GHz.(a) Udgangseffekt med inkluderet spektrum.(b) Energifordeling af elektroner med elektronstrålen for enden af ​​SWS-indsatsen.
Figur 23 viser udgangseffektbåndbredden og forstærkningen af ​​en dual-mode dual-beam SDV-TWT. Udgangsydelsen kan forbedres yderligere ved at feje frekvenser fra 200 til 275 GHz og optimere drevspændingen. Dette resultat viser, at 3-dB-båndbredden kan dække 205 til 275 GHz, hvilket betyder, at driften kan dual-båndbredde.
I henhold til fig. 2a ved vi dog, at der er et stopbånd mellem de ulige og lige tilstande, hvilket kan føre til uønskede svingninger. Derfor skal arbejdsstabiliteten omkring stoppestederne undersøges. Figur 24a-c er 20 ns simuleringsresultaterne ved 265,3 GHz, 265,35 GHz, 265,35 GHz, selv om det kan have nogle simulationsresultater. fluktuationer er udgangseffekten relativt stabil. Spektret er også vist i henholdsvis figur 24, spektret er rent. Disse resultater indikerer, at der ikke er nogen selvsvingning nær stopbåndet.
Fremstilling og måling er nødvendig for at verificere korrektheden af ​​hele HFS.I denne del er HFS'en fremstillet ved hjælp af computer numerical control (CNC) teknologi med en værktøjsdiameter på 0,1 mm og en bearbejdningsnøjagtighed på 10 μm. Materialet til højfrekvensstrukturen er leveret af iltfri højledningsevne med en vævet struktur med en kobberstruktur på 25a figuren (OFHC) i hele 25-strukturen. ,00 mm, en bredde på 20,00 mm og en højde på 8,66 mm. Otte stifthuller er fordelt rundt om strukturen.Figur 25b viser strukturen ved scanning elektronmikroskopi (SEM). Bladene i denne struktur er ensartet produceret og har god overfladeruhed.Efter præcis måling er den samlede bearbejdningsfejl på 0m, og den samlede bearbejdningsfejl er ca. 0m. strukturen opfylder kravene til design og præcision.
Figur 26 viser sammenligningen mellem faktiske testresultater og simuleringer af transmissionsydelse.Port 1 og Port 2 i Figur 26a svarer til henholdsvis input- og outputportene på HFS og svarer til Port 1 og Port 4 i Figur 3. De faktiske måleresultater af S11 er en smule bedre end simuleringsresultaterne. Samtidig kan de målte resultater være en smule dårligere i simuleringen. er for høj, og overfladeruheden efter egentlig bearbejdning er dårlig. Samlet set er de målte resultater i god overensstemmelse med simuleringsresultaterne, og transmissionsbåndbredden opfylder kravet på 70 GHz, hvilket verificerer gennemførligheden og rigtigheden af ​​den foreslåede dual-mode SDV-TWT. Derfor kan kombineret med den faktiske fremstillingsproces og testresultater anvendes til den foreslåede ultrastråle-papir i SDV-broad-TW. ation og applikationer.
I dette papir præsenteres et detaljeret design af en planfordeling 220 GHz dual-beam SDV-TWT. Kombinationen af ​​dual-mode drift og dual-beam excitation øger yderligere driftsbåndbredden og udgangseffekten. Fabrikationen og koldtesten udføres også for at verificere rigtigheden af ​​hele HFS.De faktiske måleresultater stemmer godt overens med simuleringsresultaterne. Til den designede to-stråle EOS er en maskeafsnit og kontrolelektroder blevet brugt sammen til at producere en to-blyantstråle. Under det designede ensartede fokuserende magnetfelt kan elektronstrålen transmitteres stabilt over lange afstande med god form. I fremtiden vil hele produktionen og testningen af ​​EOS blive udført i den foreslåede udformning af STW, og også det foreslåede design af SDTW vil blive udført i det foreslåede design. dette papir kombinerer fuldt ud den nuværende modne flybearbejdningsteknologi og viser et stort potentiale inden for ydeevneindikatorer og forarbejdning og montering. Derfor mener dette papir, at den plane struktur højst sandsynligt vil blive udviklingstendensen for vakuum elektroniske enheder i terahertz-båndet.
De fleste af de rådata og analytiske modeller i denne undersøgelse er inkluderet i dette papir. Yderligere relevant information kan fås fra den tilsvarende forfatter efter rimelig anmodning.
Gamzina, D. et al.Nanoscale CNC-bearbejdning af sub-terahertz vakuumelektronik.IEEE Trans.electronic devices.63, 4067–4073 (2016).
Malekabadi, A. og Paoloni, C. UV-LIGA mikrofremstilling af sub-terahertz bølgeledere ved hjælp af flerlags SU-8 fotoresist.J.Micromechanics.Microelectronics.26, 095010. https://doi.org/10.1088/0960-1317/26/9/095010 (2016).
Dhillon, SS et al.2017 THz teknologi køreplan.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 Stærk indeslutning af plasmonisk bølgeudbredelse via ultrabredbånds forskudte dobbeltgitter waveguides.application.physics.Wright.93, 221504. https://doi.org/10.1063/1.3041646 (2041646).
Baig, A. et al. Ydelse af en Nano CNC maskinbearbejdet 220-GHz Travelling Wave Tube Amplifier.IEEE Trans.electronic devices.64, 590–592 (2017).
Han, Y. & Ruan, CJ Undersøgelse af diocotron-ustabilitet af uendeligt brede pladeelektronstråler ved hjælp af makroskopisk koldvæskemodelteori.Chin Phys B. 20, 104101. https://doi.org/10.1088/1674-1056/20/10/1204101 ().
Galdetskiy, AV om muligheden for at øge båndbredden ved det plane layout af strålen i en multibeam klystron.I 12th IEEE International Conference on Vacuum Electronics, Bangalore, Indien, 5747003, 317–318 https://doi.org/10.1109/IVEC.207011.57.
Nguyen, CJ et al. Design af tre-stråle elektronkanoner med snæver stråledelingsplanfordeling i W-båndet forskudt dobbeltbladet vandrende bølgerør[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 distribueret tre-stråle elektronoptisk system med smal stråleadskillelse for W-bånd fundamental mode TWT.IEEE Trans.electronic devices.68, 5215–5219 (2021).
Zhan, M. Forskning i Interleaved Double-Blade Travelling Wave Tube med Millimeter-Wave Sheet Beams 20-22 (PhD, Beihang University, 2018).
Ruan, CJ, Zhang, HF, Tao, J. & He, Y. Undersøgelse af stråle-bølge-interaktionsstabilitet af et G-bånds interleaved dual-blade travelling wave tube.2018 43rd International Conference on Infrared Millimeter and Terahertz Waves, Nagoya.8510263, https://doi.81.8TH.z. 0263 (2018).