Development of the W-band traveling-wave tube with sheet electron beam and staggered double-grating slow wave structure

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

In this work, results of development of a W-band O-type traveling-wave tube with sheet electron beam are presented. The staggered double-grating slow-wave stricture with wideband input/output coupling structures was designed and optimized and its high-frequency electromagnetic parameters were calculated. The results of 3D particle-in-cell simulation of beam-wave interaction in the TWT are presented. Gain over 30 dB in the 25-GHz frequency band was obtained. A sample of an electron gun with an impregnated cathode, focusing electrode, and anode, providing the formation of a sheet electron beam with a high-aspect ratio and a current of 0.1 A, was designed and fabricated. The design of the vacuum window is presented, and the technology of its fabrication is discussed.

全文:

受限制的访问

作者简介

V. Titov

V.A. Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics RAS; Saratov State University

Email: torgashovra@gmail.com

Saratov Branch V.A. Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics RAS

俄罗斯联邦, 38 Zelenaya St., Saratov, 410019; 83 Astrakhanskaya St., Saratov, 410012

I. Chistyakov

V.A. Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics RAS; “RPE “Almaz”

Email: torgashovra@gmail.com

Saratov Branch V.A. Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics RAS

俄罗斯联邦, 38 Zelenaya St., Saratov, 410019; 1 Panfilova St., Saratov, 410033

I. Navrotsky

V.A. Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics RAS; “RPE “Almaz”

Email: torgashovra@gmail.com

Saratov Branch V.A. Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics RAS

俄罗斯联邦, 38 Zelenaya St., Saratov, 410019; 1 Panfilova St., Saratov, 410033

D. Zolotykh

V.A. Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics RAS; “RPE “Almaz”

Email: torgashovra@gmail.com

Saratov Branch V.A. Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics RAS

俄罗斯联邦, 38 Zelenaya St., Saratov, 410019; 1 Panfilova St., Saratov, 410033

R. Torgashov

V.A. Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics RAS; Saratov State University

编辑信件的主要联系方式.
Email: torgashovra@gmail.com

Saratov Branch V.A. Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics RAS

俄罗斯联邦, 38 Zelenaya St., Saratov, 410019; 83 Astrakhanskaya St., Saratov, 410012

О. Abramov

Saratov State University

Email: torgashovra@gmail.com
俄罗斯联邦, 83 Astrakhanskaya St., Saratov, 410012

E. Gorshkova

“RPE “Almaz”

Email: torgashovra@gmail.com
俄罗斯联邦, 1 Panfilova St., Saratov, 410033

V. Emelyanov

V.A. Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics RAS; “RPE “Almaz”

Email: torgashovra@gmail.com

Saratov Branch V.A. Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics RAS

俄罗斯联邦, 38 Zelenaya St., Saratov, 410019; 1 Panfilova St., Saratov, 410033

N. Ryskin

V.A. Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics RAS; Saratov State University

Email: torgashovra@gmail.com

Saratov Branch V.A. Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics RAS

俄罗斯联邦, 38 Zelenaya St., Saratov, 410019; 83 Astrakhanskaya St., Saratov, 410012

参考

  1. Григорьев А.Д. Терагерцевая электроника. М.: Физматлит, 2021.
  2. Zhang X.-C., Xu J. Introduction to THz Wave Photonics. N.Y.: Springer, 2010. https://doi.org/10.1007/978-1-4419-0978-7
  3. Rieh J.-S. Introduction to Terahertz Electronics. N.Y.: Springer, 2021. https://doi.org/10.1007/978-3-030-51842-4
  4. THz Communications. Paving the Way Towards Wireless Tbps / Eds T.Kürner, D.M. Mittleman, T. Nagatsuma. Springer Series in Optical Sciences. V. 234. N.Y.: Springer, 2022. https://doi.org/10.1007/978-3-030-73738-2
  5. Paoloni C., Gamzina D., Letizia R. et al. // J. Electromag. Waves Appl. 2021. V. 35. № 5. P. 567. https://doi.org/10.1080/09205071.2020.1848643
  6. Shin Y.M., Baig A., Barnett L.R. et al. // IEEE Trans. 2011. V. ED-58. № 9. P. 3213. https://doi.org/10.1109/TED.2011.2159842
  7. Baig A., Gamzina D., Kimura T. et al. // IEEE Trans. 2017. V. ED-64. № 5. P. 2390. https://doi.org/10.1109/TED.2017.2682159
  8. Karetnikova T.A., Rozhnev A.G., Ryskin N.M. et al. // IEEE Trans. 2018. V. ED-65. № 6. P. 2129. https://doi.org/10.1109/TED.2017.2787960
  9. Shin Y.-M., Stockwell B., Begum R., et al. // IEEE Trans. 2023. V. ED-70. № 6. P. 2738. https://doi.org/10.1109/TED.2023.3241834
  10. Zhang C., Pan P., Cai J. et al. // IEEE Trans. 2023. V. ED-70. № 6. P. 2798. https://doi.org/10.1109/TED.2022.3233291
  11. Yang R., Xu J., Yue L. et al. // IEEE Trans. 2022. V. ED-69. № 5. P. 2656. https://doi.org/10.1109/TED.2022.3161255
  12. Рожнев А.Г., Рыскин Н.М., Каретникова Т.А. и др. // Изв. вузов. Радиофизика. 2013. Т. 56. № 8—9. С. 601.
  13. Каретникова Т.А., Рожнев А.Г., Рыскин Н.М. и др. // РЭ. 2016. Т. 61. № 1. С. 54. https://doi.org/10.1134/S1064226915120116
  14. Давидович М.В. // ЖТФ. 2019. Т. 89. № 2. С. 280. https://doi.org/10.21883/JTF.2019.02.47084.80-18
  15. Shin Y.-M., Barnett L.R., Luhmann N.C. // IEEE Trans. 2009. V. ED-56. № 5. P. 706. https://doi.org/10.1109/TED.2009.2015404
  16. Wang J., Shu G., Liu G. et al. // IEEE Trans. 2016. V. ED-63. № 1. P. 504. https://doi.org/10.1109/TED.2015.2502620
  17. Srivastava V., Srivastava N. // 3rd Intern. Conf. and Workshops on Recent Advances and Innovations in Engineering (ICRAIE). Jaipur, India. 22–25 Nov. N.Y.: IEEE, 2018. P. 1. https://doi.org/10.1109/ICRAIE.2018.8710392
  18. Srivastava V. // IETE Tech. Rev. 2018. V. 36. № 5. P. 501. https://doi.org/10.1080/02564602.2018.1509738
  19. Zheng Y., Gamzina D., Himes L. et al. // IEEE 2020. V. THz-10. № 4. P. 411. https://doi.org/10.1109/TTHZ.2020.2995826
  20. Nguyen K.T., Pasour J.A., Antonsen T.M. et al. // IEEE Trans. 2009. V. ED56. № 5. P. 744. https://doi.org/10.1109/TED.2009.2015420
  21. Ruan C., Wang S., Han Y., et al. // IEEE Trans. 2014. V. ED-61. № 6. P. 1643. https://doi.org/10.1109/TED.2014.2299286
  22. Navrotsky I.A., Burtsev A.A., Emelyanov V.V. et al. // IEEE Trans. 2021. V. ED-68. № 2. P. 798. https://doi.org/10.1109/TED.2020.3041425
  23. Zheng Y., Gamzina D., Popovic B., Luhmann N.C. // IEEE Trans. 2016. V. ED-63. № 11. P. 4466. https://doi.org/10.1109/TED.2016.2606322
  24. Yang L., Wang J., Li H., et al. // IEEE Trans. 2017. V. TPS-45. № 5. P. 805. https://doi.org/10.1109/TPS.2017.2688480
  25. Zhang C., Pan P., Chen X. et al. // Electronics. 2021. V. 10. Р. 3051. https://doi.org/10.3390/electronics10243051
  26. Yin P.C., Xu J., Yang R.C. et al. // IEEE Electron Device Lett. 2022. V. 43. № 8. P. 1343. https://doi.org/10.1109/LED.2022.3187160
  27. Cook A.M., Joye C.D., Kimura T. et al. // IEEE Trans. 2013. V. ED-60. № 3. P. 1257. https://doi.org/10.1109/TED.2012.2232929
  28. Сазонов В.П., Терехина З.Н., Лямзин В.М. // Обзоры по электронной технике. Сер. Электроника СВЧ. 1972. Вып. 3(8). С. 1.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Scheme of a dual comb type ZS.

下载 (110KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Results of modeling the electrodynamic characteristics of the ZS: a — dispersion characteristics of the symmetric (1), antisymmetric (2) mode and the electron beam at a voltage of 12.7 kV (3); b — dependence of the coupling resistance K on the frequency for the working +1st spatial harmonic.

下载 (96KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Design of a broadband energy input/output matching device (a) and S-parameters of the ES (b).

下载 (132KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Dependence of the linear gain coefficient G on frequency (a) and dependence of the output power P on frequency for different values ​​of input power (b): 10 (1), 20 (2), 50 (3), 100 mW (4).

下载 (123KB)
索引源数据
6. Fig. 5. Three-dimensional computer model of the electron gun (a) and a photograph of the experimental model (b): 1 - cathode; 2 - focusing electrode; 3 - anode; 4 - electron flow. The colors show the electron energy, changing from 0 to 12.7 keV.

下载 (135KB)
索引源数据
7. Fig. 6. Experimentally measured VAC of the gun.

下载 (45KB)
索引源数据
8. Fig. 7. Computer model of a vacuum window in the form of an inclined mica plate in a waveguide.

下载 (54KB)
索引源数据
9. Fig. 8. Dependences of the VSWR of the vacuum window on the frequency with a mica plate thickness of 85 µm and an inclination angle of 60° (1), 65° (2), 70° (3) and 75° (4).

下载 (89KB)
索引源数据
10. Fig. 9. Photograph of a vacuum-tight “mica plate–metal” connection: 1 — mica disk, 2 — titanium ring, 3 — blank made of MD-15 pseudo-alloy.

下载 (225KB)
索引源数据
11. Fig. 10. Dependences of the VSWR on the frequency for a mica disk 85 µm thick, normally located in the waveguide: 1 — experimental measurements; 2 — results of calculation using formula (3).

下载 (69KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».