设计一个W频段低压TWT利用一个伪造表面等离子体极子慢波结构和双板束结构的TWT
Gangxiong Wu1,2, Ruirui Jiang1,2, Jin Shi1,2
1School of Information Science and Technology, Nantong University, Nantong 226019, China.
Sensors (Basel, Switzerland)
|September 27, 2025
概括
本研究介绍了一种W波段移动波管 (TWT),用于低电压操作,采用面等离子极子子 (SSPP) 慢波结构 (SWS). 这种新的设计实现了高效率和输出功率,适用于先进的毫米波系统.
科学领域:
- 电磁学和微波工程 电磁学和微波工程
- 固态物理 固态物理
- 应用物理 应用物理
背景情况:
- 旅行波管 (TWT) 对于高频应用至关重要.
- 在W频段TWT中实现低压运行存在重大挑战.
- 现有的慢波结构通常需要高的操作电压,限制了它们的适用性.
研究的目的:
- 介绍一个新的W波段低压TWT设计.
- 为了利用一个伪造的表面等离子体极子子 (SSPP) 慢波结构 (SWS) 来降低同步电压.
- 为了提高光束电流和交互效率,使用双板光束.
主要方法:
- 基于SSPP的周期性双F槽SWS的设计和分析.
- 对于相位速度和相互作用阻抗的 Eigenmode 计算.
- 用于性能评估的三维粒子在细胞 (PIC) 模拟.
- 开发一个高效的能源合结构.
主要成果:
- 在9297 GHz频段中,SSPP-SWS可实现低相速 (0.1980.208) 和高相互作用阻抗 (>2.65 Ω).
- PIC模拟预测高峰输出功率为366.1W,电子效率为6.15%,频率为95.5 GHz.
- 在11.9kV的2 × 250mA双板光束下实现了稳定的放大,没有自我振荡.
结论:
- 拟议的W频段TWT提供了低压,高效的解决方案.
- 该设计可用于下一代毫米波系统的制造和整合.
- 适用于需要紧性和降低功率需求的应用,例如无线回程和雷达.
