Dėkojame, kad apsilankėte Nature.com. Naudojama naršyklės versija palaiko ribotą CSS. Kad gautumėte geriausią patirtį, rekomenduojame naudoti atnaujintą naršyklę (arba išjungti suderinamumo režimą „Internet Explorer“). Tuo tarpu, norėdami užtikrinti nuolatinį palaikymą, svetainę rodysime be stilių ir „JavaScript“.
Šiame darbe suprojektuotas ir patikrintas 220 GHz plačiajuosčio ryšio didelės galios tarpsluoksnis dviejų ašmenų slenkančių bangų vamzdis. Pirma, siūloma plokštuminė dvigubo pluošto laipsniška dviejų ašmenų lėtosios bangos struktūra. Naudojant dviejų režimų veikimo schemą, perdavimo našumas ir dažnių juostos plotis yra beveik dvigubai didesni nei vieno režimo. Sukurta pieštuko formos elektroninė optinė sistema, varomoji įtampa yra 20–21 kV, o srovė yra 2 × 80 mA. Projektavimo tikslai. Naudojant kaukės dalį ir valdymo elektrodą dvigubo spindulio pistolete, du pieštuko pluoštai gali būti sufokusuoti išilgai jų atitinkamų centrų, o suspaudimo koeficientas yra 7, fokusavimo atstumas yra vienodas, o sistemos magnetinis stabilumas yra apie 0,18 mm. plokštuminio dvigubo elektronų pluošto atstumas gali siekti 45 mm, o fokusuojantis magnetinis laukas yra 0,6 T, kurio pakanka visai aukšto dažnio sistemai (HFS) aprėpti. Tada, norint patikrinti elektroninės optinės sistemos tinkamumą ir lėtosios bangos struktūros veikimą, taip pat buvo atlikti dalelių elementų (PIC) modeliavimai visai HFS sistemai. 20 GHz, optimizuota pluošto įtampa yra 20,6 kV, pluošto srovė yra 2 × 80 mA, stiprinimas yra 38 dB, o 3 dB dažnių juostos plotis viršija 35 dB apie 70 GHz. Galiausiai atliekamas didelio tikslumo mikrostruktūros sukūrimas, siekiant patikrinti, kad juostos charakteristikos ir charakteristikų suderinimas ir modeliavimo rezultatai yra geri. Todėl tikimasi, kad pagal šiame dokumente siūlomą schemą bus sukurti didelės galios, ypač plačiajuosčio terahercų juostos spinduliuotės šaltiniai, galintys būti pritaikyti ateityje.
Kaip tradicinis vakuuminis elektroninis prietaisas, keliaujančios bangos vamzdis (TWT) atlieka nepakeičiamą vaidmenį daugelyje programų, pvz., didelės skiriamosios gebos radaro, palydovinio ryšio sistemose ir kosmoso tyrinėjimuose. Visų pirma, kaip visapusiškai pagerinti THz juostos veikimą, daugeliui mokslinių tyrimų institucijų labai rūpi klausimas. Pastaraisiais metais naujos lėtosios bangos struktūros (SWS), tokios kaip laipsniškos dviejų ašmenų (SDV) struktūros ir sulankstytos bangolaidžio (FW) struktūros, sulaukė didelio dėmesio dėl savo natūralių plokštuminių struktūrų, ypač siūlomo naujojo SWSSDV struktūros. 84. Plokštuminę struktūrą galima lengvai pagaminti naudojant mikronano apdorojimo metodus, pvz., kompiuterinį skaitmeninį valdymą (CNC) ir UV-LIGA, vien metalinė paketo struktūra gali užtikrinti didesnę šiluminę galią ir didesnę išėjimo galią bei stiprinimą, o bangolaidį primenanti struktūra taip pat gali užtikrinti didesnį darbinį dažnių juostos plotį. Šiuo metu UC Davis pirmą kartą pademonstravo, kad 20-1TW gali generuoti beveik perteklinę SD galią 0-1T. 14 GHz dažnių juostos pločio signalai G juostoje5.Tačiau šie rezultatai vis dar turi spragų, kurios negali atitikti susijusių didelės galios ir plataus dažnių juostos pločio terahercinėje juostoje reikalavimų. UC-Davis G juostos SDV-TWT atveju buvo naudojami lakštiniai elektronų pluoštai. Nors ši schema gali žymiai pagerinti srovės perdavimo atstumą, dėl kurio gali būti sunku perduoti srovę. am elektronų optinė sistema (EOS) ir yra viršrežimo pluošto tunelis, dėl kurio spindulys taip pat gali susireguliuoti savaime.– Sužadinimas ir virpesiai 6,7. Siekiant patenkinti didelės išėjimo galios, plataus dažnių juostos pločio ir gero THz TWT stabilumo reikalavimus, šiame darbe siūlomas dviejų spindulių SDV-SWS su dviejų režimų veikimu. Tai yra, siekiant padidinti darbinį dažnių juostos plotį, taip pat siūloma ir įvedama dvigubo režimo struktūra, siekiant padidinti išėjimo galią. Naudojami.Vieno pieštuko pluošto radijo imtuvai yra palyginti maži dėl vertikalių dydžio apribojimų.Jei srovės tankis per didelis, reikia sumažinti pluošto srovę, todėl išėjimo galia yra gana maža.Siekiant pagerinti pluošto srovę, atsirado plokštuminis paskirstytas kelių pluoštų EOS, kuris išnaudoja SWS šoninį dydį. Dėl nepriklausomo plokštuminio pluošto išėjimo didelės galios pasiekiamas didelis srautas, kurį galima paskirstyti. maža srovė vienam pluoštui, leidžianti išvengti perrežimo pluošto tuneliavimo, palyginti su lakštinio pluošto įrenginiais.Todėl naudinga išlaikyti slenkančios bangos vamzdžio stabilumą.Remiantis ankstesniais darbais8,9, šiame darbe siūlomas vienodo G juostos magnetinio lauko fokusavimo dvigubas pieštuko pluoštas EOS, kuris gali žymiai pagerinti stabilų pluošto perdavimo atstumą ir dar labiau padidinti spinduliuotės galios sąveiką.
Šio straipsnio struktūra yra tokia. Pirmiausia aprašomas SWS elemento dizainas su parametrais, sklaidos charakteristikų analizė ir aukšto dažnio modeliavimo rezultatai. Tada, atsižvelgiant į vienetinio elemento struktūrą, šiame darbe suprojektuotas dvigubo pieštuko pluošto EOS ir pluošto sąveikos sistema. Taip pat pateikiami tarpląstelinio dalelių modeliavimo rezultatai, siekiant patikrinti EOS tinkamumą naudoti ir trumpai pristatyti šaltojo SD-W darbo rezultatus. patikrinkite visos HFS teisingumą.Pagaliau padarykite santrauką.
Kaip vienas iš svarbiausių TWT komponentų, lėtosios bangos struktūros dispersinės savybės rodo, ar elektronų greitis atitinka SWS fazės greitį, taigi turi didelę įtaką pluošto ir bangos sąveikai. Siekiant pagerinti viso TWT veikimą, sukurta patobulinta sąveikos struktūra. Vieneto elemento struktūra parodyta 1 paveiksle. rašiklio spindulys, kad dar labiau pagerintų išėjimo galią ir veikimo stabilumą.Tuo tarpu, siekiant padidinti darbinį dažnių juostos plotį, SWS veikimui buvo pasiūlytas dvigubas režimas. Dėl SDV struktūros simetrijos elektromagnetinio lauko sklaidos lygties sprendimas gali būti suskirstytas į nelyginius ir lyginius režimus. Tuo pačiu metu pagrindinis nelyginis žemo dažnių juostos sąveikos tobulinimo režimas ir pagrindinis lyginis darbo režimas yra toliau naudojamas plataus dažnių juostos veikimo būdui. dth.
Pagal galios reikalavimus visas vamzdis suprojektuotas su 20 kV varomąja įtampa ir 2 × 80 mA dvigubo pluošto srove. Kad įtampa kuo labiau atitiktų SDV-SWS veikimo dažnių juostos plotį, reikia apskaičiuoti periodo p ilgį. Ryšys tarp pluošto įtampos ir periodo parodytas (1) lygtyje:
Nustačius fazės poslinkį į 2,5π esant centriniam 220 GHz dažniui, periodas p gali būti 0,46 mm. 2a paveiksle parodytos SWS vieneto elemento sklaidos savybės. 20 kV spindulio linija labai gerai atitinka bimodalinę kreivę. Sutampančios dažnių juostos gali siekti apie 70 GHz (21,6 GHz) ir 6 oddz režimu. 4–280 GHz (lyginis režimas) diapazonas. 2b paveiksle parodyta vidutinė sujungimo varža, kuri yra didesnė nei 0,6 Ω nuo 210 iki 290 GHz, o tai rodo, kad gali atsirasti stipri sąveika darbiniame dažnių juostos plotyje.
a) Dviejų režimų SDV-SWS su 20 kV elektronų pluošto linija sklaidos charakteristikos. b) SDV lėtosios bangos grandinės sąveikos varža.
Tačiau svarbu atkreipti dėmesį, kad tarp nelyginio ir lyginio režimų yra juostos tarpas, ir mes paprastai vadiname šią juostos tarpą stabdymo juosta, kaip parodyta 2a paveiksle.Jei TWT veikia netoli šios dažnių juostos, gali atsirasti stiprus pluošto sujungimo stiprumas, dėl kurio atsiras nepageidaujami svyravimai. Praktikoje mes paprastai vengiame naudoti TWT arti šios dažnių juostos. yra tik 0,1 GHz. Sunku nustatyti, ar šis mažas juostos tarpas sukelia svyravimus.Todėl veikimo aplink sustabdymo juostą stabilumas bus tiriamas kitame PIC modeliavimo skyriuje, siekiant išanalizuoti, ar gali atsirasti nepageidaujamų svyravimų.
Viso HFS modelis parodytas 3 paveiksle. Jį sudaro du SDV-SWS etapai, sujungti Bragg reflektoriais. Atšvaito funkcija yra nutraukti signalo perdavimą tarp dviejų pakopų, slopinti svyravimus ir neveikiančių režimų, pvz., aukštos eilės režimų, generuojamų tarp viršutinės ir apatinės mentės, atspindį, taip pat žymiai pagerinant išorinės linijos jungtį. prijungti SWS prie WR-4 standartinio bangolaidžio.Dviejų lygių struktūros perdavimo koeficientas matuojamas laiko srities sprendikliu 3D modeliavimo programinėje įrangoje.Atsižvelgiant į faktinį terahercų juostos poveikį medžiagai, vakuuminio apvalkalo medžiaga iš pradžių nustatoma į varį, o laidumas sumažinamas iki 2.25m×107.
4 paveiksle parodyti HFS perdavimo rezultatai su linijinėmis kūginėmis jungtimis ir be jų. Rezultatai rodo, kad jungtis turi mažai įtakos viso HFS perdavimo našumui. Visos sistemos grįžimo nuostoliai (S11 < – 10 dB) ir įterpimo nuostoliai (S21 > – 5 dB) rodo, kad HFS yra geros plačiajuosčio ryšio charakteristikos.
Elektroninis pistoletas, kaip vakuuminių elektroninių prietaisų maitinimas, tiesiogiai nustato, ar įrenginys gali generuoti pakankamai išėjimo galios. Kartu su II skyriuje pateikta HFS analize, reikia sukurti dviejų spindulių EOS, kad būtų užtikrinta pakankamai galios. Šioje dalyje, remiantis ankstesniais W-band8,9 darbais, dvigubo pieštuko elektronų pistoletas suprojektuotas naudojant plokštuminį elektrodą. .2 , elektronų pluošto varomoji įtampa Ua iš pradžių nustatyta 20 kV, abiejų elektronų pluoštų srovės I yra 80 mA, o elektronų pluošto pluošto skersmuo dw yra 0,13 mm. elektronų pluoštas yra 603 A/cm2, o katodo srovės tankis yra 86 A/cm2, kurį galima pasiekti Tai pasiekiama naudojant naujas katodines medžiagas.Pagal 14, 15, 16, 17 projektavimo teoriją galima vienareikšmiškai identifikuoti tipišką Pierce elektronų pistoletą.
5 paveiksle pavaizduotos atitinkamai horizontalios ir vertikalios pistoleto scheminės diagramos. Matyti, kad elektronų patrankos profilis x kryptimi yra beveik identiškas tipiško lakštinio elektronų patranko profiliui, o y kryptimi du elektronų pluoštus iš dalies skiria kaukė.Dviejų katodų padėtys yra ties 5 mm, y1 =5 mm = 0 mm, y = 5 mm = 0 mm, y = 5 mm. = 0 mm, atitinkamai. Pagal suspaudimo laipsnio ir elektronų įpurškimo dydžio projektinius reikalavimus, dviejų katodo paviršių matmenys yra 0,91 mm × 0,13 mm.
Siekiant, kad kiekvieno elektronų pluošto sufokusuotas elektrinis laukas x kryptimi būtų simetriškas jo paties centrui, šiame darbe elektronų patranką uždedamas valdymo elektrodas. Nustačius fokusavimo elektrodo ir valdymo elektrodo įtampą –20 kV, o anodo įtampą – 0 V, gauname dvigubo spindulio elektropatono trajektorijos pasiskirstymą, kaip parodyta F6. y kryptimi, ir kiekvienas elektronų pluoštas susilieja link x krypties išilgai savo simetrijos centro, o tai rodo, kad valdymo elektrodas subalansuoja nevienodą elektrinį lauką, kurį sukuria fokusuojantis elektrodas.
7 paveiksle parodytas pluošto gaubtas x ir y kryptimis. Rezultatai rodo, kad elektronų pluošto projekcijos atstumas x kryptimi skiriasi nuo y krypties. Metimo atstumas x kryptimi yra apie 4 mm, o išmetimo atstumas y kryptimi yra artimas 7 mm. Todėl tikrasis elektros atstumas turėtų būti pasirinktas tarp 4 ir 7 mm. 6 mm nuo katodo paviršiaus.Matome, kad skerspjūvio forma yra arčiausiai standartinio apskrito elektronų pluošto.Atstumas tarp dviejų elektronų pluoštų yra artimas suprojektuotam 0,31 mm, o spindulys yra apie 0,13 mm, o tai atitinka projektavimo reikalavimus.9 paveiksle pavaizduoti pluošto srovės modeliavimo rezultatai.Matyti, kad suprojektuotos dvi srovės yra 8 mm A yra 8 mm.
Atsižvelgiant į važiavimo įtampos svyravimus praktikoje, būtina ištirti šio modelio įtampos jautrumą. 19,8 ~ 20,6 kV įtampos diapazone gaunami srovės ir pluošto srovės apvalkalai, kaip parodyta 1 ir 1.10 bei 11 pav. Iš gautų rezultatų matyti, kad srovės pokytis neturi įtakos tik varomosios srovės, elektros srovės pokyčiui. nuo 0,74 iki 0,78 A.Todėl galima manyti, kad šiame darbe suprojektuotas elektroninis pistoletas turi gerą jautrumą įtampai.
Varomosios įtampos svyravimų įtaka x ir y krypčių pluošto gaubtuvams.
Vienodas magnetinis fokusavimo laukas yra įprasta nuolatinio magneto fokusavimo sistema. Dėl vienodo magnetinio lauko pasiskirstymo visame pluošto kanale, ji labai tinka ašies simetriniams elektronų pluoštams. Šiame skyriuje siūloma vienoda magnetinio fokusavimo sistema, užtikrinanti dvigubo pieštuko pluošto perdavimą dideliais atstumais. Analizuojant generuojamą magnetinį lauką ir pluošto jautrumo schemą ir siūlomą gaubto jautrumo sistemą. Vieno pieštuko pluošto stabilaus perdavimo teorija18,19, Brillouino magnetinio lauko vertė gali būti apskaičiuojama pagal (2) lygtį. Šiame darbe mes taip pat naudojame šį ekvivalentą, norėdami įvertinti į šonus paskirstyto dvigubo pieštuko pluošto magnetinį lauką. Kartu su elektronų pistoletu, suprojektuotu šiame darbe, apskaičiuota magnetinio lauko vertė yra apie 40 Ac.0 Gs.Praktiniuose projektuose dažniausiai pasirenkama 20, 1,5-2 kartus didesnė už apskaičiuotą vertę.
12 paveiksle parodyta vienodo magnetinio lauko fokusavimo lauko sistemos struktūra. Mėlyna dalis yra nuolatinis magnetas, įmagnetintas ašine kryptimi. Medžiagos pasirinkimas yra NdFeB arba FeCoNi. Modeliavimo modelyje nustatytas išliekamumas Br yra 1,3 T, o laidumas yra 1,05. Siekiant užtikrinti stabilų pluošto perdavimą visoje grandinėje, pradinis magneto ilgis yra 70 mm. x kryptis lemia, ar skersinis magnetinis laukas pluošto kanale yra vienodas, todėl reikia, kad dydis x kryptimi negali būti per mažas. Tuo pačiu, atsižvelgiant į viso vamzdžio kainą ir svorį, magneto dydis neturėtų būti per didelis. Todėl iš pradžių magnetai nustatomi į 150 mm × 150 mm × 70 mm. iki 20 mm.
2015 m. Purna Chandra Panda21 pasiūlė polių su nauja pakopine anga vienodoje magnetinio fokusavimo sistemoje, kuri gali dar labiau sumažinti srauto nuotėkį į katodą ir skersinį magnetinį lauką, susidarantį ties poliaus angos. atstumas tarp polių skylių yra 2 mm, kaip parodyta 13 paveiksle.
14a paveiksle parodytas ašinis magnetinio lauko pasiskirstymas išilgai dviejų elektronų pluoštų centrinių linijų. Matoma, kad magnetinio lauko jėgos išilgai dviejų elektronų pluoštų yra vienodos. Magnetinio lauko vertė yra apie 6000 Gs, o tai yra 1,5 karto didesnė už teorinį Brillouino lauką, kad padidėtų perdavimo ir fokusavimo našumas. Tuo pačiu metu magnetinis laukas beveik apsaugo nuo magnetinio lauko. ic srauto nuotėkis.14b paveiksle pavaizduotas skersinis magnetinio lauko pasiskirstymas z kryptimi ties dviejų elektronų pluoštų viršutiniu kraštu. Matyti, kad skersinis magnetinis laukas yra mažesnis nei 200 Gs tik ties poliaus skyle, o lėtosios bangos grandinėje skersinis magnetinis laukas yra beveik lygus nuliui. s, būtina ištirti magnetinio lauko stiprumą polių atkarpų viduje.14c paveiksle parodyta absoliuti magnetinio lauko pasiskirstymo poliaus viduje vertė.Matyti, kad absoliuti magnetinio lauko stiprio vertė yra mažesnė nei 1,2T, o tai rodo, kad ašigalio magnetinis įsotinimas neįvyks.
Magnetinio lauko stiprio pasiskirstymas, kai Br = 1,3 T.(a) Lauko ašinis pasiskirstymas.(b) Šoninis lauko pasiskirstymas Pagal z kryptimi.(c) Absoliuti lauko pasiskirstymo poliaus viduje vertė.
Remiantis CST PS moduliu, yra optimizuota santykinė dviejų spindulių pistoleto ir fokusavimo sistemos padėtis.Pagal nuorod.9 ir modeliavimuose, optimali vieta yra ta vieta, kur anodo dalis sutampa su poliaus dalimi toliau nuo magneto.Tačiau buvo nustatyta, kad nustačius išliekamąją vertę 1,3T, elektronų pluošto pralaidumas negalėtų pasiekti 99%.Padidinus išliekamąją vertę iki 1,4 T, fokusuojantis magnetinis laukas bus padidintas iki 6500 x oz. Galima pastebėti, kad spindulio pralaidumas geras, svyravimai nedideli, o perdavimo atstumas didesnis nei 45 mm.
Dvigubo pieštuko spindulių trajektorijos pagal homogeninę magnetinę sistemą su Br = 1,4 T.(a) xoz plokštuma.(b) yoz orlaivis.
16 paveiksle pavaizduotas pluošto skerspjūvis skirtingose ​​padėtyse toliau nuo katodo. Matyti, kad spindulio sekcijos forma fokusavimo sistemoje yra gerai išlaikoma, o pjūvio skersmuo nedaug kinta. 17 paveiksle pavaizduoti pluošto gaubtai atitinkamai x ir y kryptimis. Matyti, kad svyravimai abiejose srovės kryptimi yra labai maži. Rezultatai rodo, kad srovė yra apie 2 × 80 mA, o tai atitinka apskaičiuotą elektroninio ginklo konstrukcijos vertę.
Elektronų pluošto skerspjūvis (su fokusavimo sistema) skirtingose ​​padėtyse toliau nuo katodo.
Atsižvelgiant į daugybę problemų, tokių kaip surinkimo klaidos, įtampos svyravimai ir magnetinio lauko stiprumo pokyčiai praktinio apdorojimo metu, būtina išanalizuoti fokusavimo sistemos jautrumą.Kadangi tarp anodo dalies ir poliaus yra tarpas faktinio apdorojimo metu, šį tarpą reikia nustatyti modeliuojant. Tarpo vertė nustatyta į 0,2 mm srovės pločio, o paveikslėlyje parodyta, kad srovė yra 0,2 mm. Rezultatas rodo, kad pluošto gaubtinės pokytis nėra reikšmingas, o pluošto srovė beveik nekinta.Todėl sistema nejautri surinkimo klaidoms.Varomosios įtampos svyravimui nustatomas ±0,5 kV klaidų diapazonas.19b paveiksle rodomi palyginimo rezultatai.Matyti, kad įtampos pokytis turi mažai įtakos nustatytam paklaidos diapazonui nuo -0. magnetinio lauko stiprume.Palyginimo rezultatai parodyti 20 paveiksle. Matyti, kad spindulio gaubtas beveik nekinta, o tai reiškia, kad visa EOS yra nejautrus magnetinio lauko stiprumo pokyčiams.
Spindulio gaubtas ir srovė atsiranda naudojant vienodą magnetinio fokusavimo sistemą.(a) Surinkimo tolerancija yra 0,2 mm.(b) Varomosios įtampos svyravimai yra ±0,5 kV.
Spindulio gaubtas pagal vienodą magnetinio fokusavimo sistemą, kai ašiniai magnetinio lauko stiprumo svyravimai svyruoja nuo 0,63 iki 0,68 T.
Siekiant užtikrinti, kad šiame darbe sukurta fokusavimo sistema atitiktų HFS, tyrimams būtina derinti fokusavimo sistemą ir HFS. 21 paveiksle parodytas pluošto gaubtų palyginimas su HFS ir be jo. Rezultatai rodo, kad apkrovus visą HFS, pluošto gaubtas labai nesikeičia. Todėl aukščiau pateikta fokusavimo sistema yra tinkama keliaujančios bangos vamzdžiui.
Siekiant patikrinti III skirsnyje siūlomo EOS teisingumą ir ištirti 220 GHz SDV-TWT veikimą, atliekamas spindulio ir bangos sąveikos 3D-PIC modeliavimas.Dėl modeliavimo programinės įrangos apribojimų negalėjome pridėti visos EOS prie HFS.Todėl elektronų pistoletas buvo pakeistas į 13 mm skersmens atstumą iki 0 skleidžiančio paviršiaus. 1 mm, tokie patys parametrai kaip ir aukščiau suprojektuoto elektroninio pistoleto.Dėl EOS nejautrumo ir gero stabilumo varomoji įtampa gali būti tinkamai optimizuota, kad būtų pasiekta geriausia išėjimo galia atliekant PIC modeliavimą. Modeliavimo rezultatai rodo, kad prisotintą išėjimo galią ir stiprinimą galima gauti, kai varomoji įtampa yra 20,6 kV, o pluošto srovė yra 2 × 603 m/A (2 × 603 A/put).
Norint gauti geriausią išvesties signalą, taip pat reikia optimizuoti ciklų skaičių.Geriausia išėjimo galia gaunama, kai dviejų pakopų skaičius yra 42 + 48 ciklai, kaip parodyta 22a pav. 0,05 W įvesties signalas sustiprinamas iki 314 W, o stiprinimas 38 dB.Išėjimo galios spektras gaunamas naudojant Fasturie 2GHz. 22b parodytas ašinis elektronų energijos pasiskirstymas SWS, kai dauguma elektronų praranda energiją. Šis rezultatas rodo, kad SDV-SWS gali konvertuoti elektronų kinetinę energiją į RF signalus, taip realizuodamas signalo stiprinimą.
SDV-SWS išėjimo signalas esant 220 GHz.(a) Išėjimo galia su įtrauktu spektru.(b) Elektronų energijos pasiskirstymas su elektronų pluoštu SWS įdėklo gale.
23 paveiksle parodytas dviejų režimų dviejų spindulių SDV-TWT išėjimo galios dažnių juostos plotis ir stiprinimas. Išvesties našumą galima dar labiau pagerinti keičiant dažnius nuo 200 iki 275 GHz ir optimizuojant pavaros įtampą. Šis rezultatas rodo, kad 3 dB dažnių juostos plotis gali apimti nuo 205 GHz iki 27 milijardų plačiajuosčio veikimo dažnių. th.
Tačiau pagal 2a pav. žinome, kad tarp nelyginio ir lyginio režimų yra sustojimo juosta, dėl kurios gali atsirasti nepageidaujamų svyravimų.Todėl reikia ištirti darbo stabilumą aplink sustojimus. 24a-c paveikslai rodo 20 ns modeliavimo rezultatus esant 265,3 GHz, 265,35 GHz, 45,32 GHz ir atitinkamai GHz. Rezultatai turi tam tikrų svyravimų, išėjimo galia yra gana stabili.Spektras taip pat parodytas atitinkamai 24 paveiksle, spektras yra grynas.Šie rezultatai rodo, kad šalia stabdymo juostos nėra savaiminio svyravimo.
Gamyba ir matavimai yra būtini norint patikrinti visos HFS teisingumą.Šioje dalyje HFS pagamintas naudojant kompiuterinio skaitmeninio valdymo (CNC) technologiją, kurio įrankio skersmuo yra 0,1 mm, o apdirbimo tikslumas yra 10 μm.Medžiagą aukšto dažnio struktūrai suteikia visa medžiaga be deguonies didelio laidumo (OFHC) struktūra6. 00 mm, plotis 20,00 mm ir aukštis 8,66 mm.Aštuonios kaiščių skylės yra paskirstytos aplink konstrukciją. 25b paveiksle pavaizduota struktūra naudojant skenuojančią elektroninę mikroskopiją (SEM). Šios konstrukcijos peiliai yra vienodai pagaminti ir turi gerą paviršiaus šiurkštumą.Po tikslaus matavimo bendras apdirbimo šiurkštumas atitinka 0,5 μm. ir tikslumo reikalavimus.
26 paveiksle parodytas faktinių bandymų rezultatų ir perdavimo našumo modeliavimo palyginimas. 26a pav. 1 ir 2 prievadai atitinka atitinkamai HFS įvesties ir išvesties prievadus ir yra lygiaverčiai 1 ir 4 prievadams 3 paveiksle. Tikrieji S11 matavimo rezultatai yra šiek tiek geresni nei modeliavimo rezultatai. Tuo pačiu metu S21 išmatuoti rezultatai gali būti šiek tiek prastesnis paviršiaus laidumas ir modeliavimo priežastis. po to, kai faktinis apdirbimas yra prastas.Apskritai, išmatuoti rezultatai gerai sutampa su modeliavimo rezultatais, o perdavimo dažnių juostos plotis atitinka 70 GHz reikalavimą, o tai patvirtina siūlomo dviejų režimų SDV-TWT pagrįstumą ir teisingumą. Todėl kartu su tikruoju gamybos procesu ir bandymų rezultatais galima naudoti šį itin platų popierių gaminant ir vėlesniam SD projektui. programas.
Šiame darbe pateikiamas detalus plokštuminio paskirstymo 220 GHz dviejų spindulių SDV-TWT projektas. Dviejų režimų veikimo ir dviejų spindulių sužadinimo derinys dar labiau padidina veikimo dažnių juostos plotį ir išėjimo galią. Taip pat atliekami gamybos ir šalčio bandymai, siekiant patikrinti viso HFS teisingumą.Tikrieji matavimo rezultatai gerai sutampa su modeliavimo rezultatais. Suprojektuotam dviejų spindulių EOS kaukės sekcija ir valdymo elektrodai buvo panaudoti kartu, kad būtų sukurtas dviejų pieštukų pluoštas. Esant suprojektuotam vienodai fokusuojančiam magnetiniam laukui, elektronų pluoštas gali būti stabiliai perduodamas dideliais atstumais ir geros formos. Ateityje bus atlikta visa EOS gamyba ir bandymas pagal siūlomą schemą TW-TW šiluminis bandymas. popierius visiškai sujungia dabartinę brandžią plokštumos apdorojimo technologiją ir rodo didelį našumo rodiklių bei apdorojimo ir surinkimo potencialą. Todėl šiame darbe manoma, kad plokštuminė struktūra greičiausiai taps vakuuminių elektroninių prietaisų terahercų juostoje plėtros tendencija.
Daugelis šio tyrimo neapdorotų duomenų ir analitinių modelių buvo įtraukti į šį dokumentą. Daugiau svarbios informacijos galima gauti iš atitinkamo autoriaus pagrįstu prašymu.
Gamzina, D. et al.Nanoscale CNC machining of sub-terahertz vacuum electronics.IEEE Trans.electronic devices.63, 4067–4073 (2016).
Malekabadi, A. ir Paoloni, C. Sub-terahercinių bangolaidžių mikrogamyba UV-LIGA naudojant daugiasluoksnį SU-8 fotorezistą.J.Mikromechanika.Microelectronics.26, 095010. https://doi.org/10.1088/0960-1317/26/9/095010 (2016).
Dhillon, SS et al.2017 THz technologijos planas.J.Fizika.D taikyti.physics.50, 043001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/50/4/043001 (2017).
Shin, YM, Barnett, LR ir Luhmann, NC Stiprus plazmoninių bangų sklidimo per itin plačiajuostį dvigubą gardelę bangovadų ribojimas.application.physics.Wright.93, 221504. https://doi.org/10.1063/1.30410646 (20410646).
Baig, A. ir kt. Nano CNC apdoroto 220 GHz keliaujančių bangų vamzdžių stiprintuvo veikimas. IEEE Trans.electronic devices.64, 590–592 (2017).
Han, Y. & Ruan, CJ Be galo plačių lakštinių elektronų pluoštų diokotronų nestabilumo tyrimas naudojant makroskopinio šalto skysčio modelio teoriją.Chin Phys B. 20, 104101. https://doi.org/10.1088/1674-1056/20/10/1204111.
Galdetskiy, AV apie galimybę padidinti pralaidumą naudojant plokštuminį pluošto išdėstymą kelių pluoštų klistrone. 12-oje IEEE tarptautinėje vakuuminės elektronikos konferencijoje, Bangalore, Indija, 5747003, 317–318 https://doi.org/10.1109/IVEC.50111.5017.
Nguyen, CJ ir kt. Trijų spindulių elektronų pabūklų su siauru pluošto padalijimo plokštumos pasiskirstymu projektavimas W juostos laipsniškame dviejų ašmenų slenkančios bangos vamzdyje[J]. Mokslas.Ats.11, 940.https://doi.org/10.1038/s41598-020-80276-3 (2021).
Wang, PP, Su, YY, Zhang, Z., Wang, WB & Ruan, CJ Plokščia paskirstyta trijų pluoštų elektronų optinė sistema su siauru pluošto atskyrimu W-band pagrindinio režimo TWT.IEEE Trans.electronic devices.68, 5215–5219 (2021).
Zhan, M. Interleaved Double-Blade Traveling Wave Tube with Millimeter-wave lakštinių sijų 20-22 tyrimai (PhD, Beihang University, 2018).
Ruan, CJ, Zhang, HF, Tao, J. & He, Y. G-band interleaved dual-blade slenkančios bangos vamzdžio pluošto ir bangos sąveikos stabilumo tyrimas. 2018 m. 43-ioji tarptautinė infraraudonųjų milimetrų ir terahercinių bangų konferencija, Nagoya.8510263, TH10MM201.8/TH10MM201.8. 263 (2018).