电子磅在真空环境中的波特率

    近几十年来，毫米波和太赫兹（THz）波段的高功率辐射源由于电子地磅遥控器其众多令人兴奋的应用，如宽带无线和高数据速率通信、高分辨率雷达和成像，引起了人们极大的兴趣，以及生物医学和血浆诊断学[1]-[6]。在这些应用的推动下，高输出功率的太赫兹辐射源取得了很大的进展。在各种THz辐射源中，真空电子器件（vacuum electronic devices，VEDs）由于电子地磅控制器干扰波在真空中运动而不发生散射，在处理高功率或高功率密度方面具有本质的优越性[2]、[7]、[8]。片状电子束扩展相互作用振荡器（SEBEIO）作为一种实现高输出功率和保持紧凑结构的重要电子束振荡器，由于其可行性、稳定性和单位长度的高增益而成为一种很有前途的太赫兹振荡源[2]，[9]。在太赫兹波段，电子束相互作用区的最大电流密度是限制太赫兹器件发展的主要因素之一。在我们的设计中，由于SEBEIO具有高电流密度（108A/m2）、高亮度（1012A/（m2rad2））、低真空要求以及无需任何外部聚焦磁场的传播，因此使用伪火花源（PS）电子束驱动SEBEIO[10]-[14]。

 

    报道了一些SEBEIO实验。例如，Pasour等人报道了一种W波段扩展相互作用速调管（EIK），数字地磅遥控器输出功率为7.5kw。它由一个20kv，4-a的薄板梁驱动，效率约为17%[15]。在加州大学戴维斯分校（University of California，Davis）提出了一种W波段单束速调管，其输出功率为10 kW，脉冲持续时间为20 ms，增益为17 dB[16]。通信与电力工业公司设计了一种输出功率约为10W，工作频率为220GHz至270GHz的扩展相互作用振荡器（EIO）和一种工作频率为250GHz至276GHz，脉冲功率为25W的EIK。中国电子科技大学的Wang等人设计并测试了由47.2-kV和2.1-A片状电子束（SEB）驱动的最大输出功率为6 kW，平均功率超过1.2 kW的高功率W波段SEBEIO。斯特拉斯克莱德大学的研究人员提出，在~0.2太赫兹的频率下，SEBEIO的输出功率超过10瓦，W波段SEBEIO的峰值输出功率高达1.2千瓦[19]，[20]。正如以上所有eio和eik中所讨论的，它们在单个频带中实现了优异的性能。然而，利用同一无线地磅控制器电路在双频段工作来开发SEBEIO，对于减小THz源的体积、成本和重量是非常有益的。本文介绍了双模SEBEIO的设计，它工作于0.30thz和0.36thz，调谐带宽分别为0.50ghz和0.85ghz，峰值功率大于1.3kw。