
近幾十年來,毫米波和太赫茲(THz)波段的高功率輻射源由于電子地磅遙控器其眾多令人興奮的應用,如寬帶無線和高數據速率通信、高分辨率雷達和成像,引起了人們極大的興趣,以及生物醫學和血漿診斷學[1]-[6]。在這些應用的推動下,高輸出功率的太赫茲輻射源取得了很大的進展。在各種THz輻射源中,真空電子器件(vacuum electronic devices,VEDs)由于電子地磅控制器干擾波在真空中運動而不發生散射,在處理高功率或高功率密度方面具有本質的優越性[2]、[7]、[8]。片狀電子束擴展相互作用振蕩器(SEBEIO)作為一種實現高輸出功率和保持緊湊結構的重要電子束振蕩器,由于其可行性、穩定性和單位長度的高增益而成為一種很有前途的太赫茲振蕩源[2],[9]。在太赫茲波段,電子束相互作用區的最大電流密度是限制太赫茲器件發展的主要因素之一。在我們的設計中,由于SEBEIO具有高電流密度(108A/m2)、高亮度(1012A/(m2rad2))、低真空要求以及無需任何外部聚焦磁場的傳播,因此使用偽火花源(PS)電子束驅動SEBEIO[10]-[14]。
報道了一些SEBEIO實驗。例如,Pasour等人報道了一種W波段擴展相互作用速調管(EIK),數字地磅遙控器輸出功率為7.5kw。它由一個20kv,4-a的薄板梁驅動,效率約為17%[15]。在加州大學戴維斯分校(University of California,Davis)提出了一種W波段單束速調管,其輸出功率為10 kW,脈沖持續時間為20 ms,增益為17 dB[16]。通信與電力工業公司設計了一種輸出功率約為10W,工作頻率為220GHz至270GHz的擴展相互作用振蕩器(EIO)和一種工作頻率為250GHz至276GHz,脈沖功率為25W的EIK。中國電子科技大學的Wang等人設計并測試了由47.2-kV和2.1-A片狀電子束(SEB)驅動的最大輸出功率為6 kW,平均功率超過1.2 kW的高功率W波段SEBEIO。斯特拉斯克萊德大學的研究人員提出,在~0.2太赫茲的頻率下,SEBEIO的輸出功率超過10瓦,W波段SEBEIO的峰值輸出功率高達1.2千瓦[19],[20]。正如以上所有eio和eik中所討論的,它們在單個頻帶中實現了優異的性能。然而,利用同一無線地磅控制器電路在雙頻段工作來開發SEBEIO,對于減小THz源的體積、成本和重量是非常有益的。本文介紹了雙模SEBEIO的設計,它工作于0.30thz和0.36thz,調諧帶寬分別為0.50ghz和0.85ghz,峰值功率大于1.3kw。
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