Þakka þér fyrir að heimsækja Nature.com. Vafraútgáfan sem þú notar hefur takmarkaðan stuðning fyrir CSS. Til að fá bestu upplifunina mælum við með að þú notir uppfærðan vafra (eða slökktir á samhæfnistillingu í Internet Explorer). Í millitíðinni, til að tryggja áframhaldandi stuðning, munum við birta síðuna án stíla og JavaScript.
Í þessari grein er 220GHz breiðbands háafls samfleytt tvíblaða ferðabylgjurör hannað og sannreynt. Í fyrsta lagi er lagt til plana tvígeisla tvíblaða hægbylgjubyggingu með tvöföldu geisla. blýantalaga rafrænt sjónkerfi er hannað, akstursspennan er 20~21 kV og straumurinn er 2 × 80 mA.Hönnunarmarkmið.Með því að nota grímuhlutann og stýrirafskautið í tvöfalda geislabyssunni er hægt að stilla blýantsgeislana tvo eftir hverri miðju með þjöppunarhlutfallinu 7, fókusfjarlægðin 1 mm hefur einnig verið ákjósanleg og segulfókusinn er góður. .Stöðug sendingarfjarlægð plana tvöfalda rafeindageislans getur náð 45 mm, og fókussegulsviðið er 0,6 T, sem nægir til að ná yfir allt hátíðnikerfið (HFS). Síðan, til að sannreyna nothæfi rafeindasjónkerfisins og frammistöðu hægbylgjubyggingarinnar, sýndu agnfrumu- (PIC) hermunir (PIC) eftirlíkingar á öllu úttaksaflskerfi HFS-1. W við 220 GHz, fínstillt geislaspenna er 20,6 kV, geislastraumurinn er 2 × 80 mA, ávinningurinn er 38 dB og 3-dB bandbreiddin fer yfir 35 dB um 70 GHz. Að lokum er framleidd af mikilli nákvæmni örbyggingar til að sannreyna frammistöðu HFS og bandbreidd eru góðar niðurstöður og útsendingar breiddarinnar eru í samræmi við flutningseinkunnina. e, gert er ráð fyrir að kerfið sem lagt er til í þessari grein muni þróa öfluga, ofur-breiðbands geislunargjafa með terahertz-bandi með möguleika á framtíðarnotkun.
Sem hefðbundið tómarúm rafeindatæki gegnir ferðabylgjurör (TWT) óbætanlegu hlutverki í mörgum forritum eins og háupplausnarratsjá, gervihnattasamskiptakerfum og geimkönnun 1,2,3. Hins vegar, þar sem vinnslutíðnin fer inn á terahertz bandið, hefur hefðbundið TWT og þyrillaga TWT verið óhæft til að mæta aflþörfum manna og tiltölulega lítilli bandbreidd, til að mæta tiltölulega lítilli úttaksþörf fólks og framleiðsluferli. Þess vegna hefur það orðið mjög áhyggjuefni fyrir margar vísindarannsóknarstofnanir hvernig bæta megi frammistöðu THz bandsins í heild sinni. Á undanförnum árum hafa nýjar hægbylgjubyggingar (SWS), eins og þrepuð tvíblaða (SDV) mannvirki og folded waveguide (FW) mannvirki, hlotið sérstaklega víðtæka áætlunarbyggingu SDV, sem hefur enga mögulega SDV-mannvirki. var lagt til af UC-Davis árið 20084. Auðvelt er að búa til plana uppbygginguna með ör-nano vinnsluaðferðum eins og tölvutölustjórnun (CNC) og UV-LIGA, pakkabyggingin úr málmi getur veitt stærri hitauppstreymi með meiri afköstum og aukningu og bylgjuleiðaralík uppbygging getur einnig framleitt breiðari vinnslubandbreidd í fyrsta sinn sem Davis-1 Davis-0 sýndi í SDTW-0rent. afl úttak yfir 100 W og næstum 14 GHz bandbreidd merki í G-band5. Hins vegar hafa þessar niðurstöður enn bilanir sem geta ekki uppfyllt skyldar kröfur um mikið afl og breið bandbreidd á terahertz bandinu. Fyrir UC-Davis G-band SDV-TWT, rafeindageislar hafa verið notaðir til að viðhalda langri geisla geisla til að viðhalda langri flutningsgetu. fjarlægð vegna óstöðugleika blaðgeisla rafeindasjónkerfisins (EOS), og það eru yfirhams geislagöng, sem geta einnig valdið því að geislinn sjálfstýri.– Örvun og sveiflur 6,7.Til þess að uppfylla kröfur um hátt úttaksafl, breiðan bandbreidd og góðan stöðugleika THz TWT, er lagt til í þessari grein tvígeisla SDV-SWS með tvöfaldri stillingu. Það er, til þess að auka rekstrarbandbreiddina, er tvískipt aðgerð lögð til og kynnt í þessari uppbyggingu. cil geisla útvarp eru tiltölulega lítil vegna lóðréttrar stærðartakmarkana. Ef straumþéttleiki er of hár verður að minnka geislastrauminn, sem leiðir til tiltölulega lágs útgangsafls. Til að bæta geislastrauminn hefur komið fram planar dreifður fjölgeisla EOS, sem nýtir hliðarstærð SWS. Vegna óháðs geislaganga, getur planar geislaútstreymi náð háum geislaútstreymi með því að halda háum geislaútstreymi með hverjum geisla. forðast geislagöngur með of miklum mæli í samanburði við geislatæki. Þess vegna er hagkvæmt að viðhalda stöðugleika ferðabylgjurörsins. Á grundvelli fyrri vinnu8,9, leggur þessi grein til G-bands einsleitt segulsviðsfókus með tvöföldum blýantsgeisla EOS, sem getur bætt stöðuga sendingarfjarlægð geislans til muna og aukið þar með geislaafköst víxlverkunarsvæðisins enn frekar.
Uppbygging þessarar greinar er sem hér segir. Í fyrsta lagi er SWS frumuhönnuninni með breytum, greiningu á dreifingareiginleikum og niðurstöðum hátíðnihermuna lýst. Síðan, í samræmi við uppbyggingu einingaklefans, er tvöfaldur blýantsgeisla EOS og geislasamspilskerfi hannaður í þessari grein. Niðurstöður úr frumuagnahermi eru einnig kynntar til að sannreyna nothæfi SDVOS-, pappírsprófunar og frammistöðu pappírsins í stuttu máli og í stuttu máli. ef réttmæti alls HFS.Að lokum gerðu samantekt.
Sem einn mikilvægasti þátturinn í TWT, gefa dreifieiginleikar hægbylgjubyggingarinnar til kynna hvort rafeindahraðinn passi við fasahraða SWS og hefur því mikil áhrif á geisla-bylgjusamspilið. Til að bæta afköst alls TWT er endurbætt víxlverkunarbygging hönnuð. Uppbygging einingafrumunnar er sýnd á mynd 1. samþykkir tvöfaldan pennabjálka til að bæta framleiðslugetu og rekstrarstöðugleika enn frekar.Á sama tíma, til þess að auka vinnslubandbreiddina, hefur verið lagt til að SWS starfar með tvöfaldri stillingu. Vegna samhverfu SDV uppbyggingarinnar er hægt að skipta lausn rafsegulsviðsdreifingarjöfnunnar í staka og jafna stillingu. Á sama tíma er grundvallar stakur háttur lágtíðnibandsins og grundvallarjafnvægi breiðbandsins notaður til að átta sig á víxltíðnisviði hátíðnisviðsins með frekari samstillingu hátíðnisviðsins. flakka um vinnubandbreiddina.
Samkvæmt aflþörfinni er allt rörið hannað með 20 kV drifspennu og 2 × 80 mA tvöfaldan geislastraum. Til þess að passa spennuna eins vel og hægt er við rekstrarbandbreidd SDV-SWS, þurfum við að reikna út lengd tímabilsins p. Sambandið milli geislaspennu og tímabils er sýnt í jöfnu (1)10:
Með því að stilla fasaskiptingu á 2,5π við miðtíðni 220 GHz er hægt að reikna tímabilið p sem 0,46 mm. Mynd 2a sýnir dreifingareiginleika SWS einingaklefans. 20 kV geislalínan passar mjög vel við tvímóta ferilinn. Samsvörun tíðnisviða í 520 GHz og 52 GHz stillingum getur náð um 520 GHz og 52 GHz. –280 GHz (jafn háttur) svið. Mynd 2b sýnir meðaltal viðnámstengingar, sem er meira en 0,6 Ω frá 210 til 290 GHz, sem gefur til kynna að sterk víxlverkun geti átt sér stað í rekstrarbandbreiddinni.
(a) Dreifingareiginleikar tvíhams SDV-SWS með 20 kV rafeindageislalínu. (b) Samvirkniviðnám SDV hægbylgjurásar.
Hins vegar er mikilvægt að hafa í huga að það er bandbil á milli stakra og sléttra stillinga og við vísum venjulega til þessa bandbils sem stöðvunarbandsins, eins og sýnt er á mynd 2a. Ef TWT er starfrækt nálægt þessu tíðnisviði getur sterkur geisladengingarstyrkur komið fram, sem mun leiða til óæskilegra sveiflna. Í hagnýtum notkunum forðumst við yfirleitt að nota TWT-bandið þannig að það er hægt að vera nálægt því að vera nálægt því að bandið sé uppbygging. aðeins 0,1 GHz. Erfitt er að ákvarða hvort þetta litla bandbil valdi sveiflum. Þess vegna verður stöðugleiki starfseminnar í kringum stöðvunarbandið kannaður í eftirfarandi PIC-hermihluta til að greina hvort óæskilegar sveiflur geti átt sér stað.
Líkanið af öllu HFS er sýnt á mynd 3. Það samanstendur af tveimur þrepum af SDV-SWS, tengdum með Bragg endurskinsgluggum. Hlutverk endurskinssins er að slíta merkjasendinguna á milli þrepanna tveggja, bæla niður sveiflu og endurspeglun óvirkra stillinga eins og háttsettra stillinga sem myndast á milli efri og neðri blaðanna, og bæta þar með stöðugleika tappsins í heild til að tengja tappinn til muna. er einnig notað til að tengja SWS við WR-4 staðlaða bylgjuleiðara. Sendingarstuðull tveggja þrepa uppbyggingarinnar er mældur með tímalénsleysi í þrívíddarhermihugbúnaðinum. Miðað við raunveruleg áhrif terahertz bandsins á efnið er efnið í lofttæmihjúpnum upphaflega stillt á kopar, og leiðni minnkar í Sm/5×127.
Mynd 4 sýnir flutningsniðurstöður fyrir HFS með og án línulegs tapered tengibúnaðar. Niðurstöðurnar sýna að tengið hefur lítil áhrif á flutningsgetu alls HFS. Afturtap (S11 < − 10 dB) og innsetningartap (S21 > − 5 dB) alls kerfisins í 207~280 GHz breiðbandinu sýna að HFS breiðbandið hefur góða eiginleika.
Sem aflgjafi tómarúms rafeindatækja ákvarðar rafeindabyssan beint hvort tækið geti framleitt nægilegt úttaksafl. Samhliða greiningu á HFS í kafla II þarf að hanna tvígeisla EOS til að veita nægjanlegt afl. Í þessum hluta, byggt á fyrri vinnu í W-band8,9, er tvöfaldur blýantur rafeindabyssa hönnuð með því að nota planar grímu hönnunarhluta og stjórnunarhluta SWSFi samkvæmt SWSFi hönnunarhluta og stjórna.2 , er drifspenna Ua rafeindageislanna upphaflega stillt á 20 kV, straumar I rafeindageislanna tveggja eru báðir 80 mA og geislaþvermál dw rafeindageislanna er 0,13 mm. Á sama tíma, til þess að tryggja að straumþéttleiki rafeindageislanna sé stillt á rafeindageislann, er hægt að stilla rafeindageislann þannig að hlutfallið á bakskautsgeislanum sé stillt á 7 þéttleiki rafeindageislans er 603 A/cm2, og straumþéttleiki bakskautsins er 86 A/cm2, sem hægt er að ná með Þetta er náð með því að nota ný bakskautsefni.Samkvæmt hönnunarkenningu 14, 15, 16, 17 er hægt að bera kennsl á dæmigerða Pierce rafeindabyssu.
Mynd 5 sýnir lárétta og lóðrétta skýringarmyndir af byssunni, í sömu röð. Sjá má að snið rafeindabyssunnar í x-stefnu er nánast eins og dæmigerðrar rafeindabyssu sem líkist plötu, en í y-stefnu eru rafeindageislarnir tveir að hluta til aðskildir með grímunni.Staðsetningar tveggja =5 mm0 og x 5 mm0 bakskautanna eru =5 mm0 og x = 5 mm0. 5 mm, y = 0 mm, í sömu röð. Samkvæmt hönnunarkröfum um þjöppunarhlutfall og rafeindainnspýtingarstærð eru mál bakskautsflata tveggja ákvörðuð sem 0,91 mm × 0,13 mm.
Til þess að gera fókusa rafsviðið sem hver rafeindageisla tekur í x-stefnu samhverft um sína eigin miðju, notar þessi grein stýrirafskaut á rafeindabyssuna. Með því að stilla spennu fókusrafskautsins og stýrirafskautsins á −20 kV, og spennu rafskautsins á 0 V, getum við fengið brautardreifingu rafgeislanna sem sýnd er í mynd,6 rafbyssunni. ns hafa góðan þjöppunarhæfni í y-stefnunni og hver rafeindageisli rennur saman í átt að x-stefnunni meðfram eigin samhverfumiðju, sem gefur til kynna að stýriskautið jafni ójafna rafsviðið sem myndast af fókusrafskautinu.
Mynd 7 sýnir geislahjúpinn í x- og y-áttina. Niðurstöður sýna að vörpun rafeindageislans í x-stefnunni er önnur en í y-stefnunni. Kastfjarlægðin í x-stefnunni er um 4 mm og kastfjarlægðin í y-stefnunni er nálægt 7 mm. Því ætti að velja raunverulega kastfjarlægð á milli 4 og 7 mm rafgeisla á Figur. 4,6 mm frá bakskautyfirborðinu. Við sjáum að lögun þversniðsins er næst venjulegum hringlaga rafeindageisla. Fjarlægðin milli rafeindageislanna tveggja er nálægt hönnuðum 0,31 mm og radíusinn er um 0,13 mm, sem uppfyllir hönnunarkröfur. Mynd 9 sýnir hermi niðurstöður geislastraumsins sem eru hannaðir í 70 samhljóða geislastraumi. mA.
Með hliðsjón af sveiflum drifspennu í hagnýtri notkun er nauðsynlegt að rannsaka spennunæmi þessa líkans. Á spennubilinu 19,8 ~ 20,6 kV fást straum- og geislastraumhjúp, eins og sýnt er á mynd 1 og mynd 1.10 og 11. Af niðurstöðunum er ekki hægt að sjá að rafspennubreytingin hafi engin áhrif á rafgeislann og rafstrauminn. geislastraumur breytist aðeins úr 0,74 í 0,78 A. Þess vegna má telja að rafeindabyssan sem hönnuð er í þessari grein hafi gott spennunæmi.
Áhrif akstursspennusveiflna á geislahjúpin í x- og y-stefnu.
Samræmt segulfókussvið er algengt varanlegt segulfókuskerfi. Vegna samræmdrar segulsviðsdreifingar um geislarásina hentar það mjög vel fyrir ásasamhverfa rafeindageisla. Í þessum kafla er lagt til samræmt segulfókuskerfi til að viðhalda langlínusendingu tvöfaldra blýantsgeisla. Með því að greina myndað segulsvið og geislahönnunarkerfið er fyrirhugað fókus og geislahönnunarkerfi fyrirhugaða fókus og næmni kerfisins. samkvæmt stöðugri útsendingarkenningunni um einn blýantsgeisla18,19 er hægt að reikna Brillouin segulsviðsgildið með jöfnu (2). Í þessari grein notum við þetta jafngildi einnig til að áætla segulsvið tvídreifðs tvöfalds blýantsgeisla. Samsett með rafeindabyssunni sem er hönnuð í þessu riti er reiknað reiknað segulsviðsgildi til G.4000.20, 1,5-2 sinnum reiknað gildi er venjulega valið í hagnýtri hönnun.
Mynd 12 sýnir uppbyggingu einsleits segulsviðsfókussviðskerfis. Blái hlutinn er varanlegi segullinn segulmagnaðir í axial átt. Efnisval er NdFeB eða FeCoNi. Remanence Br settið í hermilíkaninu er 1,3 T og gegndræpi er 1,05. Til að tryggja stöðuga sendingu geisla geislans í heildarhringrásinni er upphafslengdin á segulsettinu í 70 mm upphafslengd segulstærðarinnar. x-stefnan ákvarðar hvort þversegulsviðið í geislarásinni sé einsleitt, sem krefst þess að stærðin í x-áttinni megi ekki vera of lítil. Á sama tíma, miðað við kostnað og þyngd alls rörsins, ætti stærð segulsins ekki að vera of stór. Þess vegna eru seglarnir upphaflega stilltir á 150 mm × 150 mm × 70 mm til að tryggja að segulkerfið sé hægt á milli rásarinnar og hægt er að fókusa á milli hringrásarinnar. s er stillt á 20mm.
Árið 2015 lagði Purna Chandra Panda21 til skautstykki með nýju þrepaða gati í samræmdu segulfókuskerfi, sem getur dregið enn frekar úr magni flæðisleka til bakskautsins og þversegulsviðsins sem myndast við pólstykkisholið. Í þessari grein bætum við þrepaðri uppbyggingu við skautstykkið á skautnum í fókuskerfinu og hæðin á 5 mm þykkt fókuskerfisins. þrepin þrjú eru 0,5 mm og fjarlægðin á milli stangarholanna er 2 mm, eins og sýnt er á mynd 13.
Mynd 14a sýnir axial segulsviðsdreifingu meðfram miðlínum rafeindageislanna tveggja. Sjá má að segulsviðskraftarnir meðfram rafeindageislunum tveimur eru jafnir. Segulsviðsgildið er um 6000 Gs, sem er 1,5 sinnum fræðilega Brillouin sviðið til að auka sendingu og fókusafköst. Á sama tíma hefur segulsviðið á sama tíma og skautskautsáhrifin eru góð. um að koma í veg fyrir segulflæðisleka.Mynd 14b sýnir þversegulsviðsdreifingu By í z-stefnu á efri brún rafeindageislanna tveggja.Sést að þversegulsviðið er minna en 200 Gs aðeins við pólstykkisholið, en í hægbylgjurásinni sýnir þversegulsviðið sem segulsviðið á segulsviðið er nánast núll, sem kemur í veg fyrir að segulgeislaáhrifin á segulsviðið er nánast núll. ic mettun skauthlutanna, það er nauðsynlegt að rannsaka segulsviðsstyrkinn inni í skauthlutunum.Mynd 14c sýnir algildi segulsviðsdreifingar inni í skautstykkinu.Það má sjá að algildi segulsviðsstyrksins er minna en 1,2T, sem gefur til kynna að segulmettun skautstykkisins muni ekki eiga sér stað.
Dreifing segulsviðsstyrks fyrir Br = 1,3 T.(a) Ássviðsdreifing.(b) Hliðarsviðsdreifing By í z áttinni.(c) Heildargildi sviðsdreifingar innan pólstykkisins.
Byggt á CST PS einingunni er axial hlutfallsleg staða tvígeislabyssunnar og fókuskerfisins fínstillt.Samkvæmt Ref.9 og eftirlíkingar, ákjósanlegasta staðsetningin er þar sem rafskautsstykkið skarast pólstykkið frá seglinum. Hins vegar kom í ljós að ef remanence var stillt á 1.3T, gæti útsending rafeindageislans ekki náð 99%.Með því að auka remanence í 1.4 T verður fókussegulsviðið stækkað í 650 oz brautir og geisla oz oz. 15. Það má sjá að geislinn hefur góða útsendingu, litla sveiflu og sendingarfjarlægð sem er meiri en 45 mm.
Ferlar tvöfaldra blýantsgeisla undir einsleitu segulkerfi með Br = 1,4 T.(a) xoz plane.(b) yoz flugvél.
Mynd 16 sýnir þversnið geislans á mismunandi stöðum í burtu frá bakskautinu. Sjá má að lögun geislahlutans í fókuskerfinu er vel viðhaldið og þvermál þvermáls breytist ekki mikið. Mynd 17 sýnir geislahjúpin í x- og y-áttinni í sömu röð. Sjá má að mjög lítil sveifla í geisla 1 er mjög lítil í geislastefnu 8. straumur. Niðurstöðurnar sýna að straumurinn er um 2 × 80 mA, sem er í samræmi við útreiknað gildi í rafeindabyssuhönnuninni.
Þversnið rafgeisla (með fókuskerfi) á mismunandi stöðum í burtu frá bakskautinu.
Með hliðsjón af röð vandamála eins og samsetningarvillur, spennusveiflur og breytingar á segulsviðsstyrk í hagnýtum vinnsluforritum, er nauðsynlegt að greina næmni fókuskerfisins. Vegna þess að bil er á milli rafskautsstykkisins og skauthlutans í raunverulegri vinnslu, þarf að stilla þetta bil í uppgerðinni. Bilið var stillt á 02 mm geislastrauminn og geislastefnuna og geislastefnuna 19 mm. .Þessi niðurstaða sýnir að breytingin á geislahlífinni er ekki marktæk og geislastraumurinn breytist varla.Þess vegna er kerfið ónæmt fyrir samsetningarvillum.Fyrir sveiflur á drifspennu er skekkjusviðið stillt á ±0,5 kV.Mynd 19b sýnir samanburðarniðurstöðurnar.Séð má að spennusviðið envel hafi lítil áhrif á spennusviðið í +0. 03 T fyrir breytingar á segulsviðsstyrk. Niðurstöður samanburðarins eru sýndar á mynd 20. Sjá má að geislahjúpurinn breytist varla, sem þýðir að allt EOS er ónæmt fyrir breytingum á segulsviðsstyrk.
Geislahjúpur og straumur myndast undir samræmdu segulfókuskerfi.(a) Samsetningarvikmörk eru 0,2 mm.(b) Sveiflan í drifspennu er ±0,5 kV.
Geislahjúpur undir samræmdu segulfókuskerfi með áslegum segulsviðsstyrkssveiflum á bilinu 0,63 til 0,68 T.
Til þess að tryggja að fókuskerfið sem hannað er í þessari grein geti passað við HFS, er nauðsynlegt að sameina fókuskerfið og HFS til rannsókna.Mynd 21 sýnir samanburð á geislaumslögum með og án HFS hlaðins. Niðurstöðurnar sýna að geislahjúpurinn breytist ekki mikið þegar allt HFS er hlaðið.Þess vegna hentar fókuskerfi HFS-bylgjuhönnunarinnar fyrir ofan.
Til að sannreyna réttmæti EOS sem lagt er til í kafla III og kanna frammistöðu 220 GHz SDV-TWT, er gerð 3D-PIC eftirlíking af geisla-bylgju víxlverkun. Vegna takmarkana á hermihugbúnaði gátum við ekki bætt öllu EOS við HFS. Þess vegna var rafeindabyssunni skipt út fyrir samsvarandi 3 mm yfirborðsfjarlægð í þvermál 3 mm yfirborðs frá 3 mm yfirborði. mm, sömu breytur og rafeindabyssan sem er hönnuð hér að ofan. Vegna ónæmis og góðs stöðugleika EOS er hægt að fínstilla drifspennuna á réttan hátt til að ná sem bestum úttaksafli í PIC uppgerðinni. Niðurstöður hermunanna sýna að mettað útgangsafl og ávinningur er hægt að fá við akstursspennu 20,6 kV, geislastraum 2 × 26030 A/m, W.
Til þess að fá sem besta úttaksmerkið þarf einnig að fínstilla fjölda lota. Besta úttaksaflið fæst þegar fjöldi tveggja þrepa er 42 + 48 lotur, eins og sýnt er á mynd 22a. 0,05 W inntaksmerki er magnað upp í 314 W með 38 dB ávinningi. Úttaksaflsrófið er fengið með hraðvirkum hraða, FT2egur. 2b sýnir axial stöðudreifingu rafeindaorku í SWS, þar sem flestar rafeindirnar missa orku. Þessi niðurstaða gefur til kynna að SDV-SWS geti umbreytt hreyfiorku rafeinda í RF merki og þar með gert merkjamögnun.
SDV-SWS úttaksmerki á 220 GHz.(a) Úttaksafl með innifalið litróf.(b) Orkudreifing rafeinda með rafeindageisla í lok SWS innfellingar.
Mynd 23 sýnir úttaksaflsbandbreidd og ávinning af tvískiptri tvígeisla SDV-TWT. Hægt er að bæta úttaksafköst enn frekar með því að sópa tíðni frá 200 til 275 GHz og fínstilla drifspennuna. Þessi niðurstaða sýnir að 3-dB bandbreiddin getur þekja 205 til 275 GHz, sem þýðir að hægt er að nota 205 til 275 GHz, sem þýðir að reksturinn getur dual bandwidth.
Hins vegar, samkvæmt mynd 2a, vitum við að það er stöðvunarsvið á milli stakra og sléttra stillinga, sem getur leitt til óæskilegra sveiflna. Þess vegna þarf að rannsaka vinnustöðugleika í kringum stoppin. Myndir 24a-c eru 20 ns eftirlíkingarniðurstöður við 265,3 GHz, 265,35 GHz, þó að 265,35 GHz, og 265,35 GHz, og 265,35 GHz. sveiflur, úttaksaflið er tiltölulega stöðugt. Litrófið er einnig sýnt á mynd 24 í sömu röð, litrófið er hreint. Þessar niðurstöður gefa til kynna að það sé engin sjálfsveifla nálægt stöðvunarbandinu.
Tilbúningur og mælingar eru nauðsynlegar til að sannreyna réttmæti alls HFS. Í þessum hluta er HFS framleitt með tölvutölustjórnun (CNC) tækni með 0,1 mm þvermál verkfæra og 10 μm vinnslunákvæmni. Efnið fyrir hátíðnibygginguna er útvegað af súrefnislausu háleiðni (OFHC) með heildarbyggingu með 25a efninu 25a. .00 mm, breidd 20,00 mm og hæð 8,66 mm. Átta pinnaholum er dreift um burðarvirkið.Mynd 25b sýnir uppbygginguna með skanna rafeindasmásjá (SEM). Blöðin þessarar mannvirkis eru jafnt framleidd og hafa góðan yfirborðsgrófleika.Eftir nákvæma mælingu er heildarvinnslan um 5% vinnsluvillan, μm. uppbygging uppfyllir kröfur um hönnun og nákvæmni.
Mynd 26 sýnir samanburð á raunverulegum prófunarniðurstöðum og eftirlíkingum á afköstum flutnings. Port 1 og Port 2 á mynd 26a samsvara inntaks- og úttaksportum HFS, hver um sig, og jafngilda Port 1 og Port 4 á mynd 3. Raunverulegar mælingarniðurstöður S11 eru aðeins betri en uppgerðarniðurstöður. Á sama tíma geta mældar niðurstöður verið settar á leiðni S21 aðeins verri. er of hár og yfirborðsgrófleiki eftir raunverulega vinnslu er lélegur. Á heildina litið eru mældar niðurstöður í góðu samræmi við hermi niðurstöður, og flutningsbandbreidd uppfyllir kröfuna um 70 GHz, sem sannreynir hagkvæmni og réttmæti fyrirhugaðs tvískipaðs SDV-TWT. Þess vegna, ásamt raunverulegu framleiðsluferlinu og prófunarniðurstöðum, er hægt að nota þetta undirgeislaefni fyrir undirgeisla fyrir þessa pappírshönnun fyrir undirgeisla-TWT. gjöf og umsóknir.
Í þessari grein er ítarleg hönnun á planar dreifingu 220 GHz tvígeisla SDV-TWT kynnt. Samsetningin af tvískiptu aðgerð og tvígeisla örvun eykur enn frekar bandbreidd og úttaksafl. Tilbúningurinn og kaldprófunin eru einnig framkvæmd til að sannreyna réttmæti alls HFS.Raunverulegar mælingarniðurstöður eru í góðu samræmi við hermi niðurstöður. Fyrir hannaða tveggja geisla EOS hefur grímuhluti og stýriskaut verið notuð saman til að framleiða tveggja blýanta geisla. Undir hönnuðu samræmdu fókus segulsviði er hægt að senda rafeindageislann stöðugt yfir langar vegalengdir með góðu formi. Í framtíðinni mun framleiðsla og prófun EOS fara fram í heild sinni og prófun á EOS fyrirhugaða hönnun SDV, og einnig mun fyrirhugaða hönnunarprófun SDTW fara fram. þessi grein sameinar að fullu núverandi þroskaða flugvélarvinnslutækni og sýnir mikla möguleika í frammistöðuvísum og vinnslu og samsetningu. Þess vegna telur þessi grein að líklegast sé að planar uppbyggingin verði þróunarstefna tómarúms rafeindatækja í terahertz bandinu.
Flest hrágögn og greiningarlíkön í þessari rannsókn hafa verið með í þessari grein. Frekari viðeigandi upplýsingar má fá hjá samsvarandi höfundi ef sanngjarnt er óskað.
Gamzina, D. o.fl. CNC vinnsla á nanóskala á undir-terahertz lofttæmi rafeindatækni. IEEE Trans.electronic devices.63, 4067–4073 (2016).
Malekabadi, A. og Paoloni, C. UV-LIGA örframleiðsla á sub-terahertz bylgjuleiðurum með því að nota fjöllaga SU-8 ljósþol.J.Micromechanics.Microelectronics.26, 095010. https://doi.org/10.1088/0960-1317/26/9/095010 (2016).
Dhillon, SS o.fl.2017 THz tækni vegvísir.J.Physics.D to application.physics.50, 043001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/50/4/043001 (2017).
Shin, YM, Barnett, LR & Luhmann, NC Sterk lokun á útbreiðslu plasmónískrar bylgju í gegnum ofur-breiðbands stafsett tvígrind bylgjuleiðara.application.physics.Wright.93, 221504. https://doi.org/10.1063/1.3041646 (22).
Baig, A. o.fl.Performance of a Nano CNC Machined 220-GHz Travelling Wave Tube Amplifier.IEEE Trans.electronic devices.64, 590–592 (2017).
Han, Y. & Ruan, CJ Rannsakar óstöðugleika díkótróna í óendanlega breiðum rafeindageislum með því að nota stórsæja köldu vökvalíkankenningu.Chin Phys B. 20, 104101. https://doi.org/10.1088/1674-1056/20/10/1204101 ().
Galdetskiy, AV um tækifæri til að auka bandbreidd með planar skipulagi geislans í multibeam klystron.Í 12th IEEE International Conference on Vacuum Electronics, Bangalore, India, 5747003, 317–318 https://doi.org/10.1109/IVEC.207011.5 (37).
Nguyen, CJ o.fl. Hönnun þriggja geisla rafeindabyssna með þröngri geislaskiptingarplanadreifingu í W-bandi tvíblaða tvíblaða ferðabylgjuröri[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 dreift þriggja geisla rafeinda sjónkerfi með þröngum geislaaðskilnaði fyrir W-band grundvallarstillingu TWT.IEEE Trans.electronic devices.68, 5215–5219 (2021).
Zhan, M. Rannsóknir á interleaved Double-Blade Traveling Wave Tube með Millimeter-Wave Sheet Beams 20-22 (PhD, Beihang University, 2018).
Ruan, CJ, Zhang, HF, Tao, J. & He, Y. Rannsókn á stöðugleika geisla-bylgjusamskipta á G-band interleaved dual-blade travelling wave tube.2018 43rd International Conference on Infrared Millimeter and Terahertz Waves, Nagoya.8510263, https://doi.81.8TH.2018.8510210. 0263 (2018).