Täname, et külastasite veebisaiti Nature.com. Kasutataval brauseri versioonil on CSS-i tugi piiratud. Parima kasutuskogemuse tagamiseks soovitame teil kasutada uuendatud brauserit (või lülitada Internet Exploreris ühilduvusrežiim välja). Seni kuvame jätkuva toe tagamiseks saiti ilma stiilide ja JavaScriptita.
Selles artiklis on projekteeritud ja kontrollitud 220 GHz lairiba suure võimsusega interleave kahe labaga liikuva laine toru. Esiteks pakutakse välja tasapinnaline topeltkiirega astmeline kahe teraga aeglase laine struktuur. Kasutades kaherežiimilist tööskeemi, on edastusjõudlus ja ribalaius peaaegu kaks korda suurem kui üherežiimilisel lainetel, väljundvõimsust ja võimsust parandatakse teiseks. Pliiatsikujuline elektrooniline optiline süsteem on konstrueeritud, juhtimispinge on 20–21 kV ja vool 2 × 80 mA. Disaini eesmärgid. Kasutades maskiosa ja juhtelektroodi topeltkiirepüstolis, saab kahte pliiatsikiirt teravustada piki nende vastavaid keskpunkte surveastmega 7, teravustamiskaugus on ühtlane, samuti on optimaalne, magnetiline stabiilsus on samuti 0,18 mm. tasapinnalise topeltelektronkiire kaugus võib ulatuda 45 mm-ni ja fokusseeriv magnetväli on 0,6 T, mis on piisav kogu kõrgsagedussüsteemi (HFS) katmiseks. Seejärel teostati elektron-optilise süsteemi kasutatavuse ja aeglase laine struktuuri toimimise kontrollimiseks ka osakeste rakkude (PIC) simulatsioonid kogu HFS-i väljundvõimsusel. 20 GHz, optimeeritud kiire pinge on 20,6 kV, kiire vool on 2 × 80 mA, võimendus on 38 dB ja 3-dB ribalaius ületab 35 dB umbes 70 GHz. Lõpuks tehakse ülitäpse mikrostruktuuri valmistamine, et kontrollida, et sagedusriba tulemused ja sageduse vastavus ja tulemuslikkus on häid tulemusi HFS-is ja tulemuslikkuse simulatsioonis. Seetõttu eeldatakse, et käesolevas dokumendis pakutud skeem arendab suure võimsusega ülilairiba terahertsriba kiirgusallikaid, millel on potentsiaal tulevaste rakenduste jaoks.
Traditsioonilise vaakumelektroonilise seadmena mängib ringlainetoru (TWT) asendamatut rolli paljudes rakendustes, nagu kõrge eraldusvõimega radar, satelliitsidesüsteemid ja kosmoseuuringud1, 2, 3. Kuna aga töösagedus siseneb terahertsi sagedusalasse, ei ole traditsioonilised kitsaribalised TWT ja spiraalsed TWT tootmisprotsessid suutnud rahuldada inimeste madala võimsuse ja võimsuse vajadusi. THz sagedusriba jõudluse igakülgne parandamine on muutunud paljude teadusasutuste jaoks väga murettekitavaks probleemiks. Viimastel aastatel on uudsed aeglase laine struktuurid (SWS), nagu astmelised kahe teraga (SDV) struktuurid ja volditud lainejuhi (FW) struktuurid, pälvinud suurt tähelepanu nende loomulike tasapinnaliste struktuuride tõttu, eriti kavandades uudset potentsiaalset struktuuri UCS20-s. 84. Tasapinnalist struktuuri saab hõlpsasti valmistada mikro-nanotöötlemismeetoditega, nagu arvuti arvjuhtimine (CNC) ja UV-LIGA, täismetallist paketi struktuur võib pakkuda suuremat soojusvõimsust suurema väljundvõimsuse ja võimendusega ning lainejuhitaoline struktuur võib pakkuda ka laiemat tööriba. Praegu demonstreeris UC Davis esimest korda, et 20-1T-s suudab 20-1T-s SD-17 üleliigset võimsust genereerida. 14 GHz ribalaiusega signaalid G-ribas5. Nendes tulemustes on siiski lünki, mis ei vasta suure võimsuse ja laia ribalaiuse nõuetele terahertsi sagedusalas. UC-Davise G-riba SDV-TWT puhul on kasutatud lehtelektronkiire. Kuigi see skeem võib oluliselt parandada voolu ülekandevõimet, kuna see on voolu läbimise kauguse tõttu raskendatud. am elektronoptiline süsteem (EOS) ja seal on ülerežiimiline kiire tunnel, mis võib samuti põhjustada kiire isereguleerumist.– Ergastus ja võnkumine 6,7. THz TWT suure väljundvõimsuse, laia ribalaiuse ja hea stabiilsuse nõuete täitmiseks on selles artiklis välja pakutud kahekiireline kaherežiimilise tööga SDV-SWS. See tähendab, et tööribalaiuse suurendamiseks pakutakse välja ja tutvustatakse selles plaanis väljundvõimsuse suurendamiseks kaherežiimilist toimimist. kasutatakse.Ühe pliiatsiga raadiod on vertikaalse suuruse piirangute tõttu suhteliselt väikesed.Kui voolutihedus on liiga suur, tuleb kiiret voolu vähendada, mille tulemuseks on suhteliselt väike väljundvõimsus.Kiire voolu parandamiseks on välja töötatud tasapinnaline hajutatud mitmekiireline EOS, mis kasutab ära SWS-i külgmist suurust.Tänu sõltumatule tasapinnale saab suure võimsuse jaotatud voolu jaotusega tunnelida väike vool kiire kohta, mis võimaldab vältida ülerežiimilist kiire tunneldamist võrreldes lehtkiirseadmetega. Seetõttu on kasulik säilitada liikuva lainetoru stabiilsus. Eelneva töö8,9 põhjal on selles artiklis välja pakutud G-riba ühtlane magnetväli, mis fokusseerib topeltpliiatsikiirt EOS, mis võib oluliselt parandada kiire stabiilset edastuskaugust ja seeläbi veelgi suurendada kiire väljundvõimsust.
Selle töö ülesehitus on järgmine. Esmalt kirjeldatakse SWS-i raku kujundust koos parameetritega, dispersioonikarakteristikute analüüsi ja kõrgsagedussimulatsiooni tulemusi. Seejärel on selles artiklis vastavalt ühikelemendi struktuurile kavandatud topeltpliiatsikiire EOS ja kiirte interaktsioonisüsteem. Samuti esitatakse rakusisese osakeste simulatsiooni tulemused, et kontrollida EOS-i kasutatavust ja paberi lisamise lühidalt, töökindlust ja paberi lisamist. kontrollige kogu HFS-i õigsust. Lõpuks tehke kokkuvõte.
TWT ühe olulisema komponendina näitavad aeglase lainestruktuuri hajutavad omadused, kas elektronide kiirus ühtib SWS-i faasikiirusega, ja seega on tal suur mõju kiire-laine vastastikmõjule. Kogu TWT toimivuse parandamiseks on kavandatud täiustatud interaktsioonistruktuur. Üksuseelemendi struktuur on näidatud joonisel 1. Arvestades võimsuse piirangut ja ühekordset võimsust, võetakse arvesse võimsuse piirangut. pliiatsi kiir, et veelgi parandada väljundvõimsust ja töö stabiilsust.Samal ajal on tööriba laiuse suurendamiseks pakutud välja SWS-i tööks kaherežiim. SDV struktuuri sümmeetria tõttu saab elektromagnetvälja hajuvusvõrrandi lahenduse jagada paaris- ja paarisrežiimideks. Samal ajal kasutatakse madala sagedusriba põhilist paaritu interaktsiooni režiimi ja laia sagedusriba töörežiimi täiustamist, seal kasutatakse kõrgsagedusriba laiaulatuslikku paarisrežiimi. dth.
Vastavalt võimsusnõuetele on kogu toru projekteeritud tööpingega 20 kV ja topeltkiire vooluga 2 × 80 mA. Et pinge võimalikult täpselt sobitada SDV-SWS tööriba laiusega, peame arvutama perioodi pikkuse p. Kiire pinge ja perioodi vaheline seos on näidatud võrrandis (1)10:
Seades faasinihkeks 2,5π kesksagedusel 220 GHz, saab perioodiks p arvutada 0,46 mm.Joonis 2a näitab SWS-i elemendi hajuvusomadusi. 20 kV valgusliin sobib väga hästi bimodaalse kõveraga. Sobivad sagedusribad võivad ulatuda umbes 70 GHz režiimis 2130,6 GHz ja 5 GHz. 4–280 GHz (ühtlases režiimis) vahemikud.Joonis 2b näitab keskmist sidestustakistust, mis on suurem kui 0,6 Ω vahemikus 210 kuni 290 GHz, mis näitab, et tööriba laiuses võib esineda tugev vastastikmõju.
(a) 20 kV elektronkiireliiniga kahemoodilise SDV-SWS dispersioonikarakteristikud. (b) SDV aeglaineahela interaktsioonitakistus.
Siiski on oluline märkida, et paaritu ja paarisrežiimi vahel on ribavahe ning me nimetame seda ribavahemikku tavaliselt stoppribaks, nagu on näidatud joonisel 2a. Kui TWT-d kasutatakse selle sagedusriba lähedal, võib tekkida tugev kiire sidestustugevus, mis põhjustab soovimatuid võnkumisi. Praktilistes rakendustes väldime üldiselt TWT kasutamist selle sagedusriba lähedal. on ainult 0,1 GHz.Raske on kindlaks teha, kas see väike sagedusriba põhjustab võnkumisi. Seetõttu uuritakse järgmises PIC-simulatsiooni jaotises töö stabiilsust stoppriba ümber, et analüüsida, kas võib esineda soovimatuid võnkumisi.
Kogu HFS-i mudel on näidatud joonisel 3. See koosneb kahest SDV-SWS-i astmest, mis on ühendatud Braggi reflektoritega. Reflektori funktsioon on katkestada kahe astme vaheline signaaliülekanne, summutada mittetöötavate režiimide võnkumisi ja peegeldust, näiteks ülemise ja alumise laba vahel genereeritud kõrgetasemelised režiimid, parandades seeläbi ka kogu toruühenduse stabiilsust. SWS-i ühendamiseks WR-4 standardse lainejuhiga.Kahetasandilise struktuuri ülekandekoefitsienti mõõdetakse 3D-simulatsioonitarkvaras ajadomeeni lahendajaga.Arvestades terahertsiriba tegelikku mõju materjalile, on vaakumümbrise materjal algselt seatud vasele ja juhtivust vähendatakse väärtuseni 2,25m×1207.
Joonisel 4 on kujutatud lineaarsete koonussidemetega ja ilma nendeta HFS-i edastustulemusi.Tulemused näitavad, et sidur mõjutab kogu HFS-i edastust vähe. Kogu süsteemi tagastuskadu (S11 < – 10 dB) ja sisestuskadu (S21 > – 5 dB) 207–280 GHz lairibaühenduse korral näitavad, et HFS-il on head edastusomadused.
Elektrooniliste vaakumseadmete toiteallikana määrab elektronpüstol otse, kas seade suudab genereerida piisavalt väljundvõimsust.Koos II jaotises esitatud HFS-i analüüsiga tuleb piisava võimsuse tagamiseks kavandada kahekiireline EOS.Selles osas on S-riba 8,9 varasema töö põhjal konstrueeritud topeltpliiatsiga elektronpüstol, kasutades elektroodide abil, mis vastavad näidatud SG-i disaini- ja juhtimisnõuetele. .2, on elektronkiirte tööpinge Ua algselt seatud 20 kV-le, kahe elektronkiire voolud I on mõlemad 80 mA ja elektronkiire läbimõõt dw on 0,13 mm. Samal ajal, et tagada elektronkiire voolutiheduse ja katoodi tiheduse suhe voolu tihedusega7 elektronkiir on 603 A/cm2 ja katoodi voolutihedus on 86 A/cm2, mida on võimalik saavutada. See saavutatakse uute katoodimaterjalide abil.Vastavalt disainiteooriale 14, 15, 16, 17 saab tüüpilise Pierce'i elektronpüstoli üheselt tuvastada.
Joonisel 5 on kujutatud vastavalt püstoli horisontaalsed ja vertikaalsed skemaatilised skeemid.On näha, et elektronkahuri profiil on x-suunas peaaegu identne tüüpilise lehekujulise elektronkahuri omaga, samas kui y-suunas on kaks elektronkiirt maskiga osaliselt eraldatud.Kahe katoodi asukohad on punktides 5 mm, y1 =5 mm = 0 mm, y1 = 0 mm, y1 = 0 mm, y1 = 0 mm ja y1 = 0 mm. = 0 mm, vastavalt. Vastavalt surveastme ja elektronide sissepritse suuruse projekteerimisnõuetele määratakse kahe katoodipinna mõõtmed 0,91 mm × 0,13 mm.
Selleks, et iga elektronkiire poolt x-suunas vastuvõetav fokuseeritud elektriväli oleks sümmeetriline oma keskpunkti suhtes, rakendatakse käesolevas artiklis elektronpüstolile juhtelektroodi. Seades teravustamiselektroodi ja juhtelektroodi pinge väärtuseks –20 kV ja anoodi pingeks 0 V, saame kahekordse kiirgava elektripüstoli trajektoori jaotuse, mis on näidatud F6-kiires. y-suunas ja iga elektronkiir läheneb x-suunale mööda oma sümmeetriakeskust, mis näitab, et juhtelektrood tasakaalustab fokusseeriva elektroodi tekitatud ebavõrdset elektrivälja.
Joonisel 7 on kujutatud kiirte mähisjoont x ja y suunas.Tulemused näitavad, et elektronkiire projektsioonikaugus x-suunas erineb y-suunalisest.Viskekaugus x-suunas on umbes 4mm ja viskekaugus y-suunas on ligi 7mm.Seetõttu tuleks tegelik viskekaugus valida 4-7 mm vahel.4-7 mm. 6 mm katoodi pinnast.Näeme, et ristlõike kuju on kõige lähedasem standardsele ringikujulisele elektronkiirele.Kahe elektronkiire vaheline kaugus on kavandatud 0,31 mm lähedal ja raadius on umbes 0,13 mm, mis vastab projekteerimise nõuetele.Joonis 9 on näidatud kiire voolu simulatsioonitulemused.On näha, et kahe elektronkiire vaheline kaugus on 7 mm A on 8 mm.
Arvestades ajamipinge kõikumist praktilistes rakendustes, on vaja uurida selle mudeli pingetundlikkust. Pingevahemikus 19,8 ~ 20,6 kV saadakse voolu ja tala voolu mähisjooned, nagu on näidatud joonistel 1 ning joonistel 1.10 ja 11. Tulemustest on näha, et voolutugevuse muutus ei mõjuta ainult elektrivoolu pinget ja tugevust. 0,74 kuni 0,78 A. Seetõttu võib arvata, et käesolevas artiklis kavandatud elektronkahur on pinge suhtes hea tundlikkusega.
Juhtpinge kõikumiste mõju x- ja y-suunaliste kiirete mähisjoontele.
Ühtlane magnetiline teravustamisväli on tavaline püsimagneti teravustamissüsteem. Magnetvälja ühtlase jaotuse tõttu kogu kiire kanalis sobib see väga hästi teljesümmeetriliste elektronkiirte jaoks.Selles jaotises pakutakse välja ühtne magnetiline teravustamissüsteem kahe pliiatsikiirte kaugülekande säilitamiseks. Tekkinud magnetvälja ja kiire analüüsimise teel on välja pakutud skeem, fookussüsteemi tundlikkuse ja ümbriku tundlikkuse süsteem. Ühe pliiatsikiire stabiilse ülekande teooria18,19 saab Brillouini magnetvälja väärtuse arvutada võrrandi (2) abil. Käesolevas artiklis kasutame seda ekvivalenti ka külgsuunas jaotatud topeltpliiatsikiire magnetvälja hindamiseks.Kombineerituna selles töös kavandatud elektronpüstoliga on arvutatud magnetvälja väärtus Gs.Ac00.0.Praktilistes kujundustes valitakse tavaliselt 20, arvutatud väärtusest 1,5-2 korda suurem.
Joonisel 12 on kujutatud ühtlase magnetvälja teravustamisvälja süsteemi struktuur.Sinine osa on aksiaalsuunas magnetiseeritud püsimagnet.Materjali valik on NdFeB või FeCoNi.Simulatsioonimudelis seatud remanents Br on 1,3 T ja läbilaskvus 1,05.Tagamaks magnetvälja stabiilset edastamist kogu vooluringis, on magneti algne pikkus 70 mm. x suund määrab, kas ristsuunaline magnetväli on kiire kanalis ühtlane, mis eeldab, et suurus x-suunas ei tohi olla liiga väike. Samas ei tohiks kogu toru maksumust ja kaalu arvestades magneti suurus olla liiga suur. Seetõttu on magnetid algselt seatud 150 mm × 150 mm × 70 mm suurusele. kuni 20 mm.
2015. aastal pakkus Purna Chandra Panda21 välja uue astmelise auguga poolusetüki ühtses magnetfookussüsteemis, mis võib veelgi vähendada katoodile lekkiva voo suurust ja pooluse tüki augus tekkivat põikmagnetvälja. Selles artiklis lisame teravustamissüsteemi pooluseosale astmelise struktuuri. Pooluse tüki esialgne paksus on 0 mm, pooluse tüki laius on 5 mm. postide avade vaheline kaugus on 2 mm, nagu on näidatud joonisel 13.
Joonisel 14a on kujutatud aksiaalne magnetvälja jaotus piki kahe elektronkiire keskjoont. On näha, et magnetvälja jõud piki kahte elektronkiirt on võrdsed. Magnetvälja väärtus on umbes 6000 Gs, mis on 1,5 korda suurem kui teoreetiline Brillouini väli, et suurendada ülekande ja teravustamise jõudlust. Samal ajal on magnetväljal peaaegu hea magnetvälja mõju, mis hoiab ära magnetvälja. ic voo leke.Joonis 14b on ristsuunaline magnetvälja jaotus By z-suunas kahe elektronkiire ülemises servas.On näha, et ristsuunaline magnetväli on alla 200 Gs ainult pooluse augus, samas kui aeglase laine ahelas on ristsuunalise pooluse magnetväli peaaegu null, mis tõestab, et elektrooniline magnetväli on ebaoluline. s, on vaja uurida magnetvälja tugevust poolusetükkide sees.Joonis 14c kujutab magnetvälja jaotuse absoluutväärtust poolusetüki sees.On näha, et magnetvälja tugevuse absoluutväärtus on väiksem kui 1,2T, mis näitab, et pooluse tüki magnetiline küllastus ei toimu.
Magnetvälja tugevuse jaotus Br = 1,3 T korral.(a) Väljajaotus aksiaalne.(b) Väljajaotus külgsuunas z-suunas.(c) Väljajaotuse absoluutväärtus pooluseosas.
CST PS mooduli põhjal optimeeritakse kahe valgusvihuga püstoli ja teravustamissüsteemi aksiaalne suhteline asend.Vastavalt viitele.9 ja simulatsioonide puhul on optimaalne asukoht koht, kus anooditükk kattub magnetist eemal pooluse tükiga.Samas leiti, et kui remanentsiks oli seatud 1,3T, ei saaks elektronkiire läbilaskvus ulatuda 99-ni. Suurendades jäävuse 1,4 T-ni, suurendatakse fokusseerivat magnetvälja 6500 x oz. On näha, et tala läbilaskvus on hea, kõikumine on väike ja ülekandekaugus on suurem kui 45 mm.
Topeltpliiatsikiirte trajektoorid homogeenses magnetsüsteemis Br = 1,4 T.(a) xoz tasapind.(b) yoz lennukid.
Joonisel 16 on näidatud kiire ristlõige erinevates asendites katoodist eemal. On näha, et teravustamissüsteemi kiire sektsiooni kuju on hästi hoitud ja sektsiooni läbimõõt ei muutu palju. Joonisel 17 on näidatud kiire mähisjooned vastavalt x ja y suunas. On näha, et kõikumine näitab voolu mõlemas suunas väga väikest kõikumist. .Tulemused näitavad, et vool on umbes 2 × 80 mA, mis on kooskõlas elektronkahuri konstruktsiooni arvutatud väärtusega.
Elektronkiire ristlõige (koos teravustamissüsteemiga) erinevates kohtades katoodist eemal.
Arvestades mitmeid probleeme, nagu montaaživead, pinge kõikumised ja magnetvälja tugevuse muutused praktilistes töötlemisrakendustes, on vaja analüüsida teravustamissüsteemi tundlikkust.Kuna tegeliku töötlemise ajal on anoodi ja pooluse tüki vahel tühimik, tuleb see vahe määrata simulatsioonis. Vahe väärtuseks määrati voolu 0,2 mm ja see näitab 0,2 mm voolukiirust. tulemus näitab, et kiire mähisjoone muutus ei ole oluline ja kiire vool peaaegu ei muutu.Seetõttu on süsteem monteerimisvigade suhtes tundetu.Käitamispinge kõikumise korral on veavahemikuks seatud ±0,5 kV.Joonis 19b on toodud võrdlustulemused.On näha, et pinge muutusel on vähe mõju määratud T-0.0.0 veavahemikule +0.0. Magnetvälja tugevuses.Võrdlustulemused on toodud joonisel 20. On näha, et kiire mähispind ei muutu peaaegu üldse, mis tähendab, et kogu EOS on tundetu magnetvälja tugevuse muutustele.
Kiire mähisjoon ja vool annavad tulemuseks ühtlase magnetilise teravustamissüsteemi korral.(a) Koostu tolerants on 0,2 mm.(b) Juhtpinge kõikumine on ±0,5 kV.
Kiirümbris ühtlase magnetilise teravustamissüsteemi all, mille aksiaalsed magnetvälja tugevuse kõikumised on vahemikus 0,63 kuni 0,68 T.
Tagamaks, et käesolevas töös kavandatud teravustamissüsteem sobiks HFS-iga, on vaja uuringute jaoks kombineerida teravustamissüsteemi ja HFS-i. Joonisel 21 on toodud laaditud HFS-iga ja ilma kiirte mähisjoonte võrdlus. Tulemused näitavad, et kiire mähisjoon kogu HFS-i laadimisel palju ei muutu. Seetõttu sobib ülaltoodud teravustamissüsteem rändlaine toru jaoks.
III jaotises pakutud EOS-i õigsuse kontrollimiseks ja 220 GHz SDV-TWT jõudluse uurimiseks viiakse läbi kiir-laine interaktsiooni 3D-PIC-simulatsioon. Simulatsioonitarkvara piirangute tõttu ei saanud me HFS-i lisada kogu EOS-i.Seetõttu asendati elektronpüstol kahe ja 0 mm diameetriga ekvivalendiga 13 mm. 1 mm, samad parameetrid, mis eespool projekteeritud elektronkahuril.EOS-i tundlikkuse ja hea stabiilsuse tõttu saab ajami pinget õigesti optimeerida, et saavutada PIC-simulatsioonis parim väljundvõimsus. Simulatsiooni tulemused näitavad, et küllastunud väljundvõimsust ja võimendust on võimalik saada tööpinge 20,6 kV, kiire voolutugevusega 2 × 603 m/5 A/2 (603 m/5)
Parima väljundsignaali saamiseks tuleb optimeerida ka tsüklite arvu.Parima väljundvõimsuse saadakse siis, kui kahe astme arv on 42 + 48 tsüklit, nagu on näidatud joonisel 22a.A 0,05 W sisendsignaal võimendatakse 314 W-ni, võimendusega 38 dB.Väljundvõimsuse spekter saadakse teisendusmeetodil (Fasturire GHz) 22b kujutab elektronide energia aksiaalset positsioonijaotust SWS-is, kusjuures enamik elektrone kaotab energiat. See tulemus näitab, et SDV-SWS suudab elektronide kineetilise energia muundada RF-signaalideks, realiseerides seeläbi signaali võimenduse.
SDV-SWS väljundsignaal sagedusel 220 GHz.(a) Väljundvõimsus kaasatud spektriga.(b) Elektronide energiajaotus elektronkiirega SWS-i sisendi lõpus.
Joonisel 23 on kujutatud kaherežiimilise kahekiirelise SDV-TWT väljundvõimsuse ribalaiust ja võimendust.Väljundjõudlust saab veelgi parandada sageduste pühkides 200-lt 275 GHz-le ja ajami pinge optimeerimisega. See tulemus näitab, et 3-dB ribalaius võib katta lairiba 205-275000 töösagedust. th.
Kuid vastavalt joonisele 2a teame, et paaritu ja paarisrežiimi vahel on peatusriba, mis võib põhjustada soovimatuid võnkumisi. Seetõttu on vaja uurida töö stabiilsust peatuste ümber.Joonistel 24a–c on kujutatud 20 ns simulatsiooni tulemused sagedustel 265,3 GHz, 265,35 GHz, 265,35 GHz, 5 GHz ja GHz. tulemustes on mõningaid kõikumisi, väljundvõimsus on suhteliselt stabiilne.Spekter on näidatud ka vastavalt joonisel 24, spekter on puhas.Need tulemused näitavad, et seiskamisriba läheduses ei esine isevõnkumist.
Valmistamine ja mõõtmine on vajalikud kogu HFS-i õigsuse kontrollimiseks.Selles osas valmistatakse HFS arvuti arvjuhtimise (CNC) tehnoloogia abil tööriista läbimõõduga 0,1 mm ja töötlustäpsusega 10 μm.Kõrgsagedusliku struktuuri materjali tagab kogu hapnikuvaba kõrgjuhtivusega (OFHC) struktuuriga (OFHC)2 struktuur. 00 mm, laius 20,00 mm ja kõrgus 8,66 mm.Kaheksa tihvti auku on jaotatud ümber konstruktsiooni.Joonis 25b kujutab struktuuri skaneeriva elektronmikroskoopia (SEM) abil.Selle konstruktsiooni terad on ühtlaselt toodetud ja neil on hea pinnakaredus.Pärast täpset mõõtmist on töötluse üldine karedusstruktuur väiksem. ja täpsusnõuded.
Joonisel 26 on näidatud tegelike testitulemuste ja edastusjõudluse simulatsioonide võrdlus. Joonise 26a port 1 ja port 2 vastavad vastavalt HFS-i sisend- ja väljundportidele ning on samaväärsed pordiga 1 ja port 4 joonisel 3. S11 tegelikud mõõtmistulemused on veidi paremad kui simulatsiooni tulemused. Samal ajal võivad S21 mõõdetud tulemused olla liiga kõrged pinnajuhtivuse ja pinnajuhtivuse tõttu. pärast seda, kui tegelik töötlemine on halb.Üldiselt on mõõdetud tulemused hästi kooskõlas simulatsiooni tulemustega ja edastusribalaius vastab 70 GHz nõudele, mis kinnitab kavandatud kaherežiimilise SDV-TWT teostatavust ja õigsust. Seetõttu saab koos tegeliku valmistamisprotsessi ja katsetulemustega kasutada seda ultralaia paberi kujundust ja edaspidist SD-d. rakendusi.
Selles artiklis on esitatud tasapinnalise jaotusega 220 GHz kahekiirelise SDV-TWT üksikasjalik kujundus. Kaherežiimilise töö ja kahekiirelise ergastuse kombinatsioon suurendab veelgi tööriba laiust ja väljundvõimsust. Valmistamine ja külmkatse viiakse läbi ka kogu HFS-i õigsuse kontrollimiseks.Tegelikud mõõtmistulemused ühtivad hästi simulatsiooni tulemustega.Projekteeritud kahekiirelise EOS-i puhul on kahe pliiatsikiire tekitamiseks kasutatud koos maskiosa ja juhtelektroode.Projekteeritud ühtlase fokusseeriva magnetvälja all saab elektronkiirt stabiilselt ja hea kujuga edastada pikkadele vahemaadele. Edaspidi viiakse EOS-i tootmine ja testimine läbi ka kavandatavas skeemis TW-TWT termokatse. paber ühendab täielikult praeguse küpse tasapinnalise töötlemise tehnoloogia ja näitab suurt potentsiaali jõudlusnäitajate ning töötlemise ja kokkupanemise osas. Seetõttu usutakse käesolevas dokumendis, et tasapinnalisest struktuurist saab kõige tõenäolisemalt terahertsisagedusalas vaakumelektrooniliste seadmete arengusuund.
Enamik selle uuringu algandmeid ja analüütilisi mudeleid on lisatud käesolevasse artiklisse. Täiendavat asjakohast teavet võib mõistliku taotluse korral saada vastavalt autorilt.
Gamzina, D. et al.Sub-terahertsi vaakumelektroonika nanoskaala CNC-mehaaniline töötlemine.IEEE Trans.electronic devices.63, 4067–4073 (2016).
Malekabadi, A. ja Paoloni, C. UV-LIGA mikrotootmine sub-terahertsi lainejuhtide abil mitmekihilise SU-8 fotoresistiga.J.Mikromehaanika. Microelectronics.26, 095010. https://doi.org/10.1088/0960-1317/26/9/095010 (2016).
Dhillon, SS et al.2017 THz tehnoloogia teekaart.J.Physics.D kohaldamiseks.physics.50, 043001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/50/4/043001 (2017).
Shin, YM, Barnett, LR ja Luhmann, NC Plasmooniliste lainete levimise tugev piiramine ultralairiba astmeliste topeltvõrega waveguides.application.physics.Wright.93, 221504. https://doi.org/10.1063/1.30410646 (20410646).
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 Lõpmatult laiade lehtede elektronkiirte diokotronide ebastabiilsuse uurimine makroskoopilise külma vedeliku mudeli teooria abil. Chin Phys B. 20, 104101. https://doi.org/10.1088/1674-1056/20/10/1204111.
Galdetskiy, AV võimalusest suurendada ribalaiust kiire tasapinnalise paigutuse abil mitmekiirelises klystronis. 12. IEEE rahvusvahelisel vaakumelektroonika konverentsil, Bangalore, India, 5747003, 317–318 https://doi.org/10.1109/IVEC.524111.5247.
Nguyen, CJ jt. Kitsa kiirte jaotustasandi jaotusega kolmekiireliste elektronkahurite projekteerimine W-riba astmelises kahe labaga liikuva lainetoruga[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 Tasapinnaline jaotatud kolmekiire elektronoptiline süsteem kitsa kiirte eraldamisega W-riba põhirežiimi TWT.IEEE Trans.electronic devices.68, 5215–5219 (2021).
Zhan, M. Millimeter-Wave Sheet Beams 20-22 interleaved Double-Blade Traveling Wave Tube uuringud (PhD, Beihang University, 2018).
Ruan, CJ, Zhang, HF, Tao, J. & He, Y. Study on beam-wave Interaction Stability of a G-band interleaved dual-blade travelling wave tube.2018 43rd International Conference on Infrared Millimeter and Terahertz Waves, Nagoya.8510263, THz/0MM201.8/THz://doi.5.1.8. 263 (2018).