Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2016, № 11 · PHYSICAL PROBLEMS OF ELECTRONICS

Проблемы разработки широкополосных ЛБВ миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов

N.A. Bushuev1

1 Акционерное общество «Научно-производственное предприятие „Алмаз“», Russia
Full text (PDF) UDC 621.385.6 EDN XYERNX

Abstract

The work presents an analytical review of the current state of development of broadband TWT millimeter and sub millimeter ranges, made by leading Russian enterprises and foreign companies. The main trends in the development of these devices have been identified. Approximate analytical expressions for TWT to quickly assess changes in the parameters of cylindrical and ribbon electron beams (geometric dimensions of the transit channel, the accelerating voltage, the magnitude of the focusing of the magnetic field) when promoting them in the short-wave part of the millimeter range were found. The modern methods of manufacturing slow-wave terahertz systems (Photolithography, DRIE, LIGA- and MEMS technology were considered.

  • slow wave system
  • magnetic focusing system
  • millimeter wave band
  • terahertz band
Аннотация (на русском)

Проблемы разработки широкополосных ЛБВ миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов

В работе проведен аналитический обзор современного состояния разработок широкополосных ЛБВ миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов, выполненных ведущими российскими предприятиями и зарубежными фирмами. Определены основные тенденции развития этих приборов. Получены приближенные аналитические выражения, позволяющие оперативно оценить изменение параметров ЛБВ с цилиндрическими и ленточными электронными пучками (геометрические размеры пролетного канала, ускоряющее напряжение, величину фокусирующего магнитного поля) при повышении частоты. Рассмотрены современные способы изготовления замедляющих систем терагерцового диапазона (фотолитография, DRIE, LIGA- и MEMS- технологии).

For citation

Bushuev N.A. Проблемы разработки широкополосных ЛБВ миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов // Journal of Radio Electronics. – 2016. – No. 11.

References

  1. A. Staprans, E. W. McCune, and J. A. Ruetz, "High power linear-beam tubes", Proceedings of the IEEE, vol. 61, no. 3, pp. 299-330, 1973.
  2. G. K. Kornfeld, E. Bosch, W. Gerum, and G. Fleury, "60-GHz space TWT to address future market",IEEE Transactions on Electron Devices, vol. 48, no. 1, pp. 68-71, 2001. Tucek, J., M. Basten, D. Gallagher, and K. Kreischer, "Sub-millimeter and THz power amplifier development at Northrop Grumman", IEEE Int. Vacuum Electron. Conf., 19, Monterey, USA, May 21-24, 2010.
  3. J. H. Booske, D. R. Whaley, W. L. Menninger, R. S. Hollister, and C. M. Armstrong, Traveling-wave tubes, in Modern Microwave and Millimeter-Wave Power Electronics, R. J. Barker et al., Ed. New York: Wiley-Interscience, 2005, ch. 4, pp. 171-245.
  4. Царев, В. А. Магнитные фокусирующие системы электровакуумных микроволновых приборов О-типа: учеб. пособие /В. А. Царев, Р. В. Спиридонов. - Саратов: Изд-во "Новый ветер", 2010.
  5. Rosker M. J. Background, Program Objectives and Structure.- High Frequency Integrated Vacuum Electronics Industry Day Meeting, Arlington, 24 July 2007. http://www.darpa.mil/ mto/solicitations/baa07-49/HiFIVE_Overview.pdf.
  6. Ruan С., Wang S., Han Y. et al. Theoretical and experimental investigation on intense sheet electron beam transport with its diocotron instability in a uniform magnetic field // IEEE Trans. Electron Devices. - Vol. 61. - № 6. - 2014. - PP. 1643-1650.
  7. Алямовский И.В. Электронные пучки и электронные пушки- М.: Советское радио, 1966.- 231 с.
  8. Y.-M. Shin, A. Baig, L. R. Barnett, W.-C. Tsai and N. C. Luhmann, "System design analysis of a 0.22-THz sheet-beam traveling-wave tube amplifier",IEEE Trans. Electron Devices, vol. 59, № 1, PP. 234-240, Jan. 2012.
  9. Shi, X., Z. Wang, X. Tang, T. Tang, H. Gong, Q. Zhou, W. Bo, Y. Zhang, Z. Duan, Y. Wei,Y. Gong, and J. Feng, "Study on wideband sheet beam traveling wave tube based on staggered double vane slow wave structure".IEEE Trans. Plasma Sci., Vol. 42, №. 12, 3996-4003, 2014.
  10. Xianbao Shi, Laxma R. Billa1, Yubin Gong, and all. Hhigh Efficiency and High Power Staggered Double Vane TWT Amplifier Enhanced by Velocity-Taper Design// Progress In Electromagnetics Research, Vol. 66, 39-46, 2016.
  11. Аксенчик А.В. Многопучковые лампы бегущей волны О-типа субмиллиметрового диапазона длин волн/А.В. Аксенчик//Доклады БГУИР; научный журнал.-2013.-№ 5.- С. 48-54.
  12. Введение в фотолитографию / под ред. В. П. Лавринцева. М.: Энергия, 1977. 400 с.
  13. www.ece.umd.edu/class/enee416../report6.pdf
  14. Fabrication of microstructured optical elements for visible light by means of LIGA-technology / B. G. Goldenberg [et al.] // Nuclear Instruments & Methods in Physics Research. Sec. A. - 2009. - Vol. 603, № 1/2: Proceedings of the XVII International Synchrotron Radiation conference: SR-2008, Novosibirsk, Russia, June 15-20, 2008. - P. 157-159.
  15. MEMS technologies and applications. - SPIE PRESS. 2000, Vol. PM85, - 516 p.
  16. MEMS and Nanotechnology Exchange. -www.mems-exchange.org (дата обращения: 04.10.2016).
  17. Xianbao Shi, Laxma R. Billa1, Yubin Gong, and all. High Efficiency and High Power Staggered Double Vane TWT Amplifier Enhanced by Velocity-Taper Design// Progress In Electromagnetics Research C, Vol. 66, 39-46, 2016.