Hatur nuhun pikeun ngadatangan Nature.com.Vérsi browser anu anjeun anggo gaduh dukungan terbatas pikeun CSS. Kanggo pangalaman pangsaéna, kami nyarankeun yén anjeun nganggo browser anu diropéa (atanapi mareuman modeu kasaluyuan dina Internet Explorer).
Dina makalah ieu, a 220GHz broadband-kakuatan tinggi interleaved ganda-agul iinditan tube gelombang dirancang jeung verified.First, a planar ganda-beam staggered ganda-agul struktur slow-gelombang proposed.By ngagunakeun skéma operasi dual-mode, kinerja transmisi jeung rubakpita anu ampir dua kali tina single-mode.Secondly, dina urutan pikeun ngaronjatkeun kakuatan kaluaran gelombang ganda jeung sarat pikeun minuhan sarat tina tabung perjalanan ganda sistem optik éléktronik pensil ngawangun dirancang, tegangan nyetir téh 20 ~ 21 kV, sarta ayeuna téh 2 × 80 mA.Design goals.By ngagunakeun bagian topeng jeung kontrol éléktroda dina gun beam ganda, dua balok pensil bisa fokus sapanjang puseur masing-masing kalawan rasio komprési 7, jarak fokus nyaeta ngeunaan 0.18mm nu geus stabil sarta stabilisasi sistem. jarak transmisi stabil tina planar beam éléktron ganda bisa ngahontal 45 mm, sarta médan magnét fokus nyaeta 0,6 T, nu cukup pikeun nutupan sakabéh sistem frékuénsi luhur (HFS). Lajeng, pikeun pariksa usability sistem éléktron-optik jeung kinerja struktur slow-gelombang, sél partikel (PIC) simulasi ogé dipigawé dina deukeut sakabéh sistem HFS. 310 W dina 220 GHz, tegangan beam dioptimalkeun nyaéta 20,6 kV, arus beam nyaéta 2 × 80 mA, gain nyaéta 38 dB, jeung rubakpita 3-dB ngaleuwihan 35 dB ngeunaan 70 GHz. Ahirna, fabrikasi microstructure-precision tinggi dipigawé pikeun pariksa kinerja perjangjian HFS, jeung kinerja transmisi alus. Hasilna. Ku kituna, skéma anu diusulkeun dina makalah ieu diharepkeun pikeun ngembangkeun sumber radiasi ultra-broadband terahertz-band kakuatan tinggi sareng poténsial pikeun aplikasi anu bakal datang.
Salaku alat éléktronik vakum tradisional, iinditan tube gelombang (TWT) muterkeun hiji peran irreplaceable dina loba aplikasi kayaning radar resolusi luhur, sistem komunikasi satelit, sarta exploration spasi1,2,3.However, sakumaha frékuénsi operasi asup kana band terahertz, TWT gandeng-rongga tradisional jeung TWT hélik geus teu bisa nyumponan kabutuhan rélatif low, produksi kakuatan, sarta produksi low. kumaha komprehensif ngaronjatkeun kinerja pita THz geus jadi masalah pisan prihatin pikeun loba lembaga panalungtikan ilmiah. Dina taun anyar, novel struktur slow-gelombang (SWSs), kayaning struktur staggered dual-wilah (SDV) jeung narilep waveguide (FW) struktur, geus narima perhatian éksténsif alatan struktur planar alam maranéhanana, utamana novel SDV-Davis poténsial proposed ku UC ieu struktur SDV-Davis. 20084.The struktur planar bisa gampang fabricated ku téhnik processing mikro-nano kayaning kontrol numeris komputer (CNC) jeung UV-LIGA, struktur pakét sadaya-logam bisa nyadiakeun kapasitas termal nu leuwih gede jeung kakuatan kaluaran leuwih luhur jeung gain, sarta struktur waveguide-kawas ogé bisa nyadiakeun bandwidth kerja lega. W sarta ampir 14 sinyal rubakpita GHz dina G-band5.However, hasilna ieu masih gaduh sela nu teu bisa minuhan sarat patali kakuatan tinggi na rubakpita lega dina terahertz band.Pikeun UC-Davis urang G-band SDV-TWT, lambar éléktron balok geus dipaké. Sanajan skéma ieu nyata bisa ngaronjatkeun kapasitas arus-mawa tina beam nu alatan jarak éléktromagnétik hésé pikeun ngajaga jarak jauh ti beam, éta téh hésé pikeun ngajaga jarak éléktronik ti beam. sistem optik (EOS), tur aya hiji torowongan beam over-mode, nu ogé bisa ngabalukarkeun beam ka timer ngatur. - Éksitasi sareng osilasi 6,7. Dina raraga nyumponan sarat kakuatan kaluaran anu luhur, rubakpita lebar sareng stabilitas THz TWT anu saé, SDV-SWS dual-beam kalayan operasi dual-mode diusulkeun dina tulisan ieu. radio beam pensil relatif leutik alatan constraints ukuranana nangtung. Lamun dénsitas ayeuna teuing tinggi, arus beam kudu ngurangan, hasilna dina kakuatan kaluaran rélatif low. Pikeun ngaronjatkeun arus beam, planar disebarkeun multibeam EOS geus mecenghul, nu exploits ukuran gurat tina SWS. per beam, nu bisa nyingkahan overmode beam tunneling dibandingkeun jeung lambar-beam devices.Therefore, éta mangpaat pikeun ngajaga stabilitas tina tube gelombang iinditan.Dumasar work8,9 saméméhna, makalah ieu proposes a G-band seragam médan magnét fokus ganda pensil beam EOS, nu bisa greatly ngaronjatkeun jarak transmisi stabil tina beam aréa interaksi beam sarta salajengna ngaronjatkeun jarak transmisi kakuatan beam sarta salajengna ningkatkeun beam, aya beam kaluaran hébat sarta salajengna ngaronjatkeun jarak kaluaran beam.
Struktur makalah ieu saperti kieu.Kahiji, desain sél SWS kalawan parameter, analisis ciri dispersi jeung hasil simulasi frékuénsi luhur digambarkeun. Lajeng, nurutkeun struktur sél Unit, hiji pensil ganda EOS balok jeung sistem interaksi beam dirancang dina paper ieu. Hasil simulasi partikel intrasélular ogé dibere pikeun pariksa usability EOS jeung kinerja nampilkeun SDV-TWT dina kertas jeung tés tambahan. correctness sakabéh HFS.Finally nyieun kasimpulan.
Salaku salah sahiji komponén pangpentingna TWT, sipat dispersive tina struktur slow-gelombang nunjukkeun naha laju éléktron cocog laju fase SWS, sahingga boga pangaruh hébat kana interaksi beam-gelombang. beam, struktur adopts a balok kalam ganda jang meberkeun ngaronjatkeun kakuatan kaluaran jeung stabilitas operasi. Samentara éta, dina raraga ngaronjatkeun rubakpita gawé, hiji mode dual geus diajukeun ka SWS beroperasi. Kusabab simétri tina struktur SDV, leyuran tina persamaan dispersi médan éléktromagnétik bisa dibagi kana ganjil jeung malah modes.At dina waktos anu sareng, mode ganjil dasar tina pita frékuénsi low jeung dasar malah mode tina pita frékuénsi luhur anu dipaké pikeun ngawujudkeun interaksi broadband nu beamronization salajengna.
Numutkeun sarat kakuatan, sakabeh tube dirancang kalayan tegangan nyetir 20 kV sarta arus beam ganda 2 × 80 mA. Dina raraga cocog tegangan sacaket mungkin ka rubakpita operasi tina SDV-SWS, urang kudu ngitung panjang periode p. Hubungan antara tegangan beam jeung jaman ditémbongkeun dina persamaan (1)10:
Ku netepkeun shift fase ka 2,5π dina frékuénsi puseur 220 GHz, période p bisa diitung jadi 0,46 mm. Gambar 2a nembongkeun sipat dispersi sél unit SWS. Beamline 20 kV cocog pisan jeung kurva bimodal. Pita frékuénsi cocog bisa ngahontal sabudeureun 70 GHz–2 GHz (odd) dina 20 GHz (odd) 265,4–280 GHz (modus genap).
(a) Karakteristik dispersi tina dual-mode SDV-SWS kalawan 20 kV beamline éléktron. (b) Interaksi impedansi tina SDV sirkuit slow-gelombang.
Sanajan kitu, hal anu penting pikeun dicatet yén aya gap band antara modus ganjil komo, sarta kami biasana nujul kana gap band ieu salaku stop band, ditémbongkeun saperti dina Gambar 2a. Lamun TWT dioperasikeun deukeut pita frékuénsi ieu, kakuatan gandeng beam kuat bisa lumangsung, nu bakal ngakibatkeun osilasi nu teu dihoyongkeun. struktur slow-gelombang téh ngan 0,1 GHz. Hese nangtukeun naha gap band leutik ieu ngabalukarkeun osilasi. Ku kituna, stabilitas operasi sabudeureun band eureun bakal ditalungtik dina bagian simulasi PIC handap pikeun nganalisis naha osilasi nu teu dihoyongkeun bisa lumangsung.
Model sakabéh HFS dipidangkeun dina Gambar 3. Ieu diwangun ku dua tahapan SDV-SWS, disambungkeun ku Bragg reflectors. Fungsi pemantul nyaéta pikeun neukteuk off transmisi sinyal antara dua tahapan, ngurangan osilasi jeung réfléksi tina mode non-kerja kayaning mode tinggi-urutan dihasilkeun antara wilah luhur jeung handap, kukituna greatly ngaronjatkeun sambungan tape kana sakabéh tube. coupler ogé dipaké pikeun nyambungkeun SWS ka WR-4 waveguide baku.Koéfisién transmisi tina struktur dua-tingkat diukur ku solver domain waktu dina software simulasi 3D. Considering efek sabenerna tina band terahertz on bahan, bahan tina amplop vakum mimitina disetel ka tambaga, sarta konduktivitas nu diréduksi jadi 5 × 12,2.
angka 4 nembongkeun hasil transmisi pikeun HFS kalawan jeung tanpa linear tapered couplers.The hasil némbongkeun yén coupler ngabogaan saeutik pangaruh dina kinerja transmisi sakabéh HFS.The balik leungitna (S11 <- 10 dB) jeung leungitna sisipan (S21 > - 5 dB) sakabeh sistem dina 207 ~ 280 GHz transmisi broadband némbongkeun ciri alus.
Salaku catu daya alat éléktronik vakum, gun éléktron langsung nangtukeun naha alat bisa ngahasilkeun kakuatan kaluaran cukup. Digabungkeun jeung analisis HFS dina Bagéan II, a EOS dual-beam perlu dirancang pikeun nyadiakeun kakuatan cukup. Dina bagian ieu, dumasar kana karya saméméhna di W-band8,9, a gun éléktron pensil ganda dirancang ngagunakeun bagian topeng planar jeung éléktroda kontrol pikeun SIG di design. 2, tegangan nyetir Ua tina balok éléktron mimitina disetel ka 20 kV, arus I tina dua balok éléktron duanana 80 mA, sarta diaméter balok dw tina balok éléktron nyaéta 0,13 mm. Dina waktu nu sarua, guna mastikeun yén dénsitas ayeuna tina beam éléktron jeung katoda nu bisa beam 7, jadi éléktromagnétik compressiond bisa disetél. dénsitas ayeuna tina beam éléktron nyaéta 603 A / cm2, sarta dénsitas ayeuna katoda nyaeta 86 A / cm2, nu bisa dihontal ku Ieu kahontal ngagunakeun bahan katoda anyar. Numutkeun téori desain 14, 15, 16, 17, a gun éléktron Pierce has bisa dicirikeun uniquely.
angka 5 nembongkeun diagram skéma horisontal jeung nangtung tina gun, masing-masing. Ieu bisa ditempo yén profil tina gun éléktron dina x-arah ampir sarua jeung nu ti lambar-kawas pakarang éléktron has, sedengkeun dina y-arah dua balok éléktron anu sawaréh dipisahkeun ku mask. Posisi dua katoda nyaeta dina x = 0,0 mm sarta x = 5 mm, x = 0 mm. 0,155 mm, y = 0 mm, masing-masing. Numutkeun sarat desain rasio komprési jeung ukuran suntik éléktron, diménsi dua surfaces katoda ditangtukeun janten 0,91 mm × 0,13 mm.
Dina raraga nyieun médan listrik fokus narima unggal beam éléktron dina x-arah simetris ngeunaan puseur sorangan, makalah ieu nerapkeun hiji éléktroda kontrol ka gun éléktron. Ku netepkeun tegangan éléktroda fokus jeung éléktroda kontrol ka −20 kV, sarta tegangan anoda ka 0 V, urang bisa ménta distribusi lintasan tina beam 6. éléktron boga compressibility alus dina y-arah, sarta unggal beam éléktron converges arah x-arah sapanjang puseur simétri sorangan, nu nunjukkeun yén éléktroda kontrol balances médan listrik unequal dihasilkeun ku éléktroda fokus.
angka 7 nembongkeun amplop beam dina x jeung y directions.Hasil némbongkeun yén jarak proyéksi tina beam éléktron dina x-arah mah béda ti nu di y-direction.The jarak lémparan dina arah x nyaeta ngeunaan 4mm, sarta jarak lémparan dina arah y deukeut ka 7mm.Ku kituna, jarak lémparan sabenerna 7 mm kudu dipilih antara 7 mm lémparan sarta lémparan 8 mm. Beam dina 4,6 mm ti surface.We katoda bisa ningali yén bentuk bagian cross nu pangdeukeutna ka baku éléktron beam.The sirkular baku. Jarak antara dua balok éléktron deukeut jeung dirancang 0,31 mm, sarta radius nyaeta ngeunaan 0,13 mm, nu meets sarat desain. Gambar 9 nembongkeun hasil simulasi tina beam nu dua beam nu. dina perjangjian alus jeung 80mA dirancang.
Mertimbangkeun turun naek tegangan nyetir dina aplikasi praktis, perlu pikeun diajar sensitipitas tegangan model ieu. Dina rentang tegangan 19.8 ~ 20.6 kV, arus jeung beam amplop ayeuna dicandak, ditémbongkeun saperti dina Gambar 1 jeung Gambar 1.10 jeung 11. Tina hasil, éta bisa ditempo yén éléktron jeung éléktromagnétik boga pangaruh dina amplop dina nyetir. arus beam ngan robah ti 0,74 ka 0,78 A.Ku kituna, bisa dianggap yén gun éléktron dirancang dina makalah ieu boga sensitipitas alus mun tegangan.
Pangaruh fluctuations tegangan nyetir on amplop beam x- jeung y-arah.
Médan pokus magnét seragam nyaéta sistem pokus magnét permanén umum. Kusabab distribusi médan magnét seragam sapanjang saluran sinar, éta cocog pisan pikeun balok éléktron axisymmetric. Dina bagian ieu, sistem fokus magnét seragam pikeun ngajaga transmisi jarak jauh tina balok pensil ganda diusulkeun. Diulik.Numutkeun téori transmisi stabil tina beam pensil tunggal18,19, nilai médan magnét Brillouin bisa diitung ku persamaan (2). Dina tulisan ieu, urang ogé ngagunakeun equivalence ieu keur estimasi médan magnét tina balok pensil ganda disebarkeun laterally.Combined jeung gun éléktron dirancang dina makalah ieu, anu diitung nilai médan magnét G0. 20, 1,5-2 kali nilai diitung biasana dipilih dina desain praktis.
angka 12 nembongkeun struktur médan magnét seragam fokus system.The bagian biru teh magnet permanén magnetized dina direction.Material Pilihan axial nyaeta NdFeB atanapi FeCoNi.The remanence Br disetél dina model simulasi nyaeta 1.3 T sarta perméabilitas nyaeta 1.05.In urutan pikeun mastikeun transmisi stabil tina beam dina sakabeh sirkuit, dina 7.0 mm. tina magnet dina arah x nangtukeun naha médan magnét transverse dina channel beam nyaeta seragam, nu merlukeun ukuran dina arah x teu bisa teuing leutik. Dina waktu nu sarua, tempo biaya jeung beurat sakabeh tube, ukuran magnet teu kudu badag teuing. Ku alatan éta, magnet nu mimitina disetel ka 150 mm × 150 mm × 150 mm × 70 mm. Sistim, jarak antara magnet disetel ka 20mm.
Dina 2015, Purna Chandra Panda21 ngajukeun sapotong kutub jeung liang stepped anyar dina sistem fokus magnét seragam, nu salajengna bisa ngurangan gedena leakage fluks ka katoda jeung médan magnét transverse dihasilkeun dina kutub sapotong hole.In makalah ieu, urang tambahkeun struktur stepped kana sapotong kutub tina pole 1 mm, jangkungna set tina pole 1 mm. sarta rubak tilu hambalan téh 0.5mm, sarta jarak antara liang sapotong kutub nyaeta 2mm, ditémbongkeun saperti dina Gambar 13.
Gambar 14a nembongkeun sebaran médan magnét axial sapanjang centerlines tina dua balok éléktron. Ieu bisa ditempo yén gaya médan magnét sapanjang dua balok éléktron sarua. Nilai médan magnét kira 6000 Gs, nu 1,5 kali médan Brillouin teoritis pikeun ngaronjatkeun transmisi jeung fokus performance.At dina waktu nu sarua, nu cathode sapotong magnét dina waktu nu sarua, nu cathode sapotong médan magnét. miboga éfék alus dina nyegah leakage fluks magnét. Gambar 14b nembongkeun sebaran médan magnét transverse Ku dina arah z di ujung luhur dua beams éléktron. Ieu bisa ditempo yén médan magnét transverse kirang ti 200 Gs ngan dina liang sapotong kutub, sedengkeun dina sirkuit slow-gelombang, médan magnét transverse ampir nol, nu ngabuktikeun yén médan magnét transversal ampir nol, nu ngabuktikeun yén médan magnét transverse nyaeta kirang ti 200 Gs. negligible.To nyegah jenuh magnét tina potongan kutub, perlu pikeun diajar kakuatan médan magnét jero potongan kutub.Gambar 14c nembongkeun nilai mutlak sebaran médan magnét di jero kutub piece.It bisa ditempo yén nilai mutlak kakuatan médan magnét kirang ti 1.2T, nunjukkeun yén jenuh magnét tina sapotong kutub moal lumangsung.
Distribusi kakuatan médan magnét pikeun Br = 1,3 T. (a) Distribusi médan aksial. (b) Distribusi médan lateral Ku dina arah z. (c) Nilai mutlak sebaran médan dina potongan kutub.
Dumasar kana modul CST PS, posisi relatif axial tina gun beam dual jeung sistem fokus ieu optimized.According Ref. 9 sarta simulasi, lokasi optimal nyaeta dimana potongan anoda tumpang tindihna potongan kutub jauh ti magnet.However, kapanggih yén lamun remanence ieu disetel ka 1.3T, transmittance tina beam éléktron teu bisa ngahontal 99%.Ku ngaronjatna remanence ka 1.4 T, fokus médan magnét jeung fokus bakal ngaronjat nepi ka 6500 Gs plans on planét. ditémbongkeun dina Gambar 15. Ieu bisa ditempo yén beam ngabogaan transmisi alus, turun naek leutik, sarta jarak transmisi gede ti 45mm.
Lintasan balok pensil ganda dina sistem magnét homogen kalayan Br = 1,4 T.(a) pesawat xoz.(b) pesawat yoz.
angka 16 nembongkeun cross-bagian tina beam dina posisi béda jauh ti katoda. Ieu bisa ditempo yén bentuk bagian beam dina sistem fokus dijaga ogé, sarta diaméter bagian teu robah teuing. Gambar 17 nembongkeun amplop beam dina arah x jeung y, masing-masing. Ieu bisa ditempo yén fluktuasi duanana arah beam 8 leutik pisan. The beam current.Hasil némbongkeun yén ayeuna téh ngeunaan 2 × 80 mA, nu konsisten jeung nilai diitung dina rarancang gun éléktron.
Bagian melintang sinar éléktron (kalayan sistem fokus) dina posisi anu béda jauh ti katoda.
Tempo runtuyan masalah kayaning kasalahan assembly, fluctuations tegangan, sarta parobahan kakuatan médan magnét dina aplikasi processing praktis, perlu pikeun nganalisis sensitipitas tina sistem fokus. Kusabab aya gap antara sapotong anoda jeung sapotong kutub dina ngolah sabenerna, gap ieu perlu diatur dina nilai simulation.The celah ieu disetel ka 0,2 am dina envelop sarta Gambar 0,2 mm. y direction.Hasil ieu nunjukeun yen parobahan dina amplop beam teu signifikan jeung ayeuna beam boro robah.Ku alatan éta, sistem teu merhatikeun kasalahan assembly.Pikeun turun naek tegangan nyetir, rentang kasalahan disetel ka ± 0,5 kV.Gambar 19b nembongkeun hasil ngabandingkeun.Hal ieu bisa ditempo yén parobahan tegangan boga saeutik pangaruh ti +0.0 rentang beam envelope ti +0.0. pikeun parobahan kakuatan médan magnét.Hasil ngabandingkeun ditémbongkeun dina Gambar 20. Ieu bisa ditempo yén amplop beam boro robah, nu hartina sakabéh EOS teu peka kana parobahan kakuatan médan magnét.
Amplop beam jeung hasil ayeuna dina sistem fokus magnét seragam. (a) kasabaran Majelis nyaeta 0,2 mm. (b) The fluktuasi tegangan nyetir nyaeta ± 0,5 kV.
Amplop balok dina sistem pokus magnét seragam sareng fluktuasi kakuatan médan magnét axial mimitian ti 0,63 dugi ka 0,68 T.
Dina raraga pikeun mastikeun yén sistem fokus dirancang dina makalah ieu bisa cocog jeung HFS, perlu pikeun ngagabungkeun sistem fokus jeung HFS pikeun panalungtikan. Gambar 21 nembongkeun babandingan amplop beam jeung jeung tanpa HFS loaded.Hasilna nunjukkeun yén amplop beam teu robah teuing lamun sakabéh HFS dimuat. Ku kituna, sistem fokus cocog pikeun tabung desain iinditan luhur.
Pikeun pariksa correctness tina EOS diusulkeun dina Bagéan III sarta nalungtik kinerja 220 GHz SDV-TWT, simulasi 3D-PIC interaksi beam-gelombang dipigawé.Kusabab keterbatasan software simulasi, urang teu bisa nambahkeun sakabéh EOS kana HFS.Ku alatan éta, gun éléktron diganti ku 3mm permukaan emitting jarak antara permukaan 3 mm sarta permukaan anu sarua. 0.31mm, parameter sarua salaku gun éléktron dirancang above.Due ka insensitivity jeung stabilitas hade EOS, tegangan nyetir bisa leres dioptimalkeun pikeun ngahontal kakuatan kaluaran pangalusna dina simulasi PIC. Hasil simulasi némbongkeun yén kakuatan kaluaran jenuh na gain tiasa didapet dina tegangan nyetir of 20.6 kV, arus beam of 2 × 8.000 mA (2 × 8.000) kakuatan beam of 2 × 8.000 mA. W.
Pikeun meunangkeun sinyal kaluaran pangalusna, jumlah siklus ogé perlu dioptimalkeun. Daya kaluaran pangalusna dimeunangkeun nalika jumlah dua tahapan nyaéta 42 + 48 siklus, sakumaha ditémbongkeun dina Gambar 22a.A 0,05 W sinyal input diamplified kana 314 W kalawan gain 38 dB. The output kakuatan Transform, dina FTT Fourier murni diala ku Fast2 Fourier. GHz.Gambar 22b nembongkeun sebaran posisi axial énergi éléktron dina SWS, kalawan lolobana éléktron kaleungitan énergi.Hasil ieu nunjukkeun yén SDV-SWS bisa ngarobah énergi kinétik éléktron kana sinyal RF, kukituna ngawujudkeun amplifikasi sinyal.
Sinyal kaluaran SDV-SWS dina 220 GHz.(a) Daya kaluaran kalawan spéktrum kaasup.(b) Distribusi énergi éléktron jeung sinar éléktron dina tungtung inset SWS.
angka 23 nembongkeun rubakpita kakuatan kaluaran jeung gain tina dual-mode dual-beam SDV-TWT.Kinerja Output bisa salajengna ningkat ku sweeping frékuénsi 200 nepi ka 275 GHz sarta optimizing tegangan drive. Hasil ieu nunjukeun yen rubakpita 3-dB bisa nutupan 205 nepi ka 275 GHz operasi, nu hartina operasi dual-modende operasi badag.
Sanajan kitu, nurutkeun Gbr. 2a, urang terang yen aya pita eureun antara modus ganjil jeung malah, nu bisa ngakibatkeun osilasi nu teu dihoyongkeun. Ku kituna, stabilitas gawé sabudeureun eureun perlu study. Angka 24a-c mangrupakeun hasil simulasi 20 ns dina 265,3 GHz, 265,35 GHz, sarta GHz, 265,35 GHz, jeung 4 GHz. hasil simulasi boga sababaraha fluctuations, kakuatan kaluaran relatif stabil.Séktrum ogé ditémbongkeun dina Gambar 24 mungguh spéktrum murni.Hasil ieu nunjukkeun yén euweuh osilasi diri deukeut stopband nu.
Fabrikasi sarta pangukuran anu diperlukeun pikeun pariksa correctness tina sakabéh HFS. Dina bagian ieu, nu HFS ieu fabricated ngagunakeun komputer kontrol numeris (CNC) téhnologi kalayan diaméter alat 0.1 mm sarta akurasi mesin 10 μm. Bahan pikeun struktur frékuénsi luhur disadiakeun ku oksigén bébas tinggi-conductivity (OFHC) struktur tambaga-konduktivitas tinggi (OFHC) sakabéh panjang 2.Figure struktur tambaga. 66,00 mm, rubak 20,00 mm sarta jangkungna 8,66 mm. Eight pin liang disebarkeun di sabudeureun structure.Figure 25b nembongkeun struktur ku scanning mikroskop éléktron (SEM) .The wilah struktur ieu seragam dihasilkeun sarta boga roughness permukaan alus.After ukur kasarna, sarta kirang ti 5 permukaan kasarna pangukuran rata-rata, anu kirang ti 5 permukaan machin % rata-rata. 0.4μm.The struktur machining meets rarancang jeung precision sarat.
Gambar 26 nembongkeun babandingan antara hasil tés sabenerna jeung simulasi kinerja transmisi. Port 1 jeung Port 2 dina Gambar 26a pakait jeung input jeung kaluar port HFS masing-masing jeung sarua jeung Port 1 jeung Port 4 dina Gambar 3. Hasil pangukuran sabenerna S11 rada leuwih hade tinimbang hasil simulasi. Dina waktu nu sarua, hasilna bisa jadi goréng dibandingkeun S1. konduktivitas bahan disetél dina simulasi nu teuing tinggi jeung roughness permukaan sanggeus machining sabenerna poor.Overall, hasil diukur aya dina perjangjian alus kalawan hasil simulasi, sarta rubakpita transmisi meets sarat 70 GHz, nu verifies feasibility na correctness tina dual-mode SDV-TWT diusulkeun.Ku kituna, digabungkeun jeung prosés fabrikasi ultra-broad, dual-broadband, sarta actual. Desain SDV-TWT anu diusulkeun dina makalah ieu tiasa dianggo pikeun fabrikasi sareng aplikasi salajengna.
Dina makalah ieu, desain detil rupa planar distribution 220 GHz dual-beam SDV-TWT dibere.Kombinasi dual-mode operasi sarta éksitasi dual-beam salajengna ngaronjatkeun rubakpita operasi sarta output power.The fabrikasi jeung test tiis ogé dilumangsungkeun pikeun pariksa correctness tina sakabéh HFS. Hasil pangukuran sabenerna aya dina perjangjian alus jeung hasil simulasi. Pikeun EOS dua-beam dirancang, hiji bagian topeng jeung éléktroda kontrol geus dipaké babarengan pikeun ngahasilkeun beam dua-pensil. Dina seragam dirancang fokus médan magnét, beam éléktron bisa stably dikirimkeun ngaliwatan jarak jauh jeung bentuk alus. Dina mangsa nu bakal datang, produksi jeung nguji EOS ogé bakal dilaksanakeun skéma TWT ieu, sarta skéma TWT ieu bakal dilaksanakeun. diajukeun dina makalah ieu pinuh ngagabungkeun téhnologi processing pesawat dewasa ayeuna, sarta nembongkeun poténsi hébat dina indikator kinerja sarta ngolah jeung assembly.Ku kituna, makalah ieu yakin yén struktur planar téh paling dipikaresep jadi trend ngembangkeun alat éléktronik vakum dina band terahertz.
Kalolobaan data atah jeung model analitik dina ulikan ieu geus kaasup dina makalah ieu. Inpormasi relevan salajengna bisa didapet ti panulis pakait kana pamundut lumrah.
Gamzina, D. et al.Nanoscale CNC machining of sub-terahertz vakum electronics.IEEE Trans.electronic devices.63, 4067-4073 (2016).
Malekabadi, A. jeung Paoloni, C. UV-LIGA microfabrication of sub-terahertz waveguides maké multilayer SU-8 photoresist.J. Micromechanics.Microelectronics.26, 095010. HTTPS://doi.org/10.1088/0960-1317/26/9/095010 (2016).
Dhillon, SS et al.2017 téhnologi THz roadmap.J. Physics.D pikeun nerapkeun.physics.50, 043001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/50/4/043001 (2017).
Shin, YM, Barnett, LR & Luhmann, NC Kurungan kuat rambatan gelombang plasmonic via ultra-broadband staggered ganda-grating waveguides.application.physics.Wright.93, 221504. HTTPS://doi.org/10.1063/1.3041646 (2008).
Baig, A. et al.Performance of a Nano CNC Machined 220-GHz Traveling Wave Tube Amplifier.IEEE Trans.electronic devices.64, 590-592 (2017).
Han, Y. & Ruan, CJ Investigating instability diocotron of balok éléktron lambar infinitely lega ngagunakeun téori modél cairan tiis makroskopis.Chin Phys B. 20, 104101. HTTPS://doi.org/10.1088/1674-1056/20/10/104101 (204101).
Galdetskiy, AV on kasempetan pikeun ngaronjatkeun rubakpita ku perenah planar of beam dina klystron multibeam.In 12 IEEE Konférénsi Internasional on Vacuum Electronics, Bangalore, India, 5747003, 317-318 HTTPS://doi.org/10.1109/IVEC.2010.37 (2011.37).
Nguyen, CJ et al.Desain pakarang éléktron tilu-beam kalawan sempit beam beam distribution pesawat di W-band staggered ganda-agul iinditan tube [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 disebarkeun tilu-beam sistem optik éléktron kalawan separation beam sempit keur W-band mode fundamental TWT.IEEE Trans.electronic devices.68, 5215-5219 (2021).
Zhan, M. Panalungtikan ngeunaan Interleaved Double-Agul Iinditan Wave Tube kalawan Millimeter-Gelombang Lambaran Beams 20-22 (PhD, Beihang Universitas, 2018).
Ruan, CJ, Zhang, HF, Tao, J. & Anjeunna, Y. Study on stabilitas interaksi beam-gelombang of a G-band interleaved dual-agul iinditan tube tube.2018 43rd Konférénsi Internasional on Infrabeureum Millimeter na Terahertz Gelombang, Nagoya.8510263, https://doi.org/10.1109/IRMMW-THz.2018.8510263 (2018).