折返结构太赫兹倍频放大器机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61771105
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0122.物理电子学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Sources and amplifiers at terahertz frequency have remarkable advantages in fields as imaging, security or comunication, which become to be attractive research region. And the vacuum terahertz(THz) electronic device is to be hot spot research for its potential capacities to obtain high terahertz radiation power. However, there comes up a big difficult against to extend the traditional vacuum electronic device from microwave to THz. Because there has been a limitation between the microwave frequency, the tube structure and the output power in vacuum electronic devices. When the microwave frequency up to THz, the micro-fabrication should be introduced for the dimensions of the structure are much small, the beam current can not be bunched so long for the thin current which also can not supply large power, and the input signal is also lack at THz frequency.. A forward-backward wave interaction with beam in THz multiplier amplifier has been proposed and the mechanism is developed. The electromagnetic wave interacts with beam in an enfold way, which fundamental wave travelling in forward wave mode then inspire second harmonic wave return to backward wave, using a single beam and folding the interaction region. Two Schottky diodes have been utilized to translate the fundamental wave to second harmonic wave, which show a way of combing the solid circuit with the vacuum electronic device at THz.The double-corrugated waveguide (DCW) interaction structure is utilized as the slow wave structure, which can be easily realized by modern microfabrication techniques, and can be easily integrated to combine the power by multibeam. So the mechanism study on the forward-backward multiplier amplifier will be the significant work to fabricate the compact integrated THz device.
太赫兹技术因其在成像、检测、通信等领域具有无可比拟的优势而备受关注,基于真空电子学的太赫兹辐射源因其可望获得大功率太赫兹辐射成为研究热点。传统微波真空电子器件受限于几何尺寸和工作频率的共度性原理制约,到太赫兹频段,将出现器件几何尺寸变小、互作用效率下降、功率容量变低等问题,这已成为传统微波真空电子器件向太赫兹频段拓展时面临的巨大挑战。. 本项目提出一类新型折返结构太赫兹倍频放大器,在同一段电路中构建电磁波折返工作的高频结构,复用一束电子注,可有效缩短注波互作用长度。电路中前向波工作于基波频率,返波工作于倍频,并引入肖特基变容二极管加速倍频转化,探索真空固态复合太赫兹功率器件的可能性。同时采用周期排列金属方柱结构,易加工易多注集成,可突破功率制约。本项目通过对折返结构太赫兹倍频放大器机理与实验研究,为研制紧凑型易加工大功率输出的新型真空太赫兹辐射源奠定理论和技术基础。

结项摘要

该项目提出一种新型折返结构太赫兹倍频放大器,利用行波管的“功率洞”特性,构建前向波-返波折返式注波互作用回路,将返波变废为宝,由抑制倍频返波激励变为加速返波放大,产生群聚的倍频高频电流,最终实现倍频信号的稳定输出。具体描述如下:该放大器分为两段式电路,第一段采取折返结构,第二段采用倍频功率辐射电路。在第一段电路中前向波-返波互作用放大,尽可能激励携带二次谐波或者更高次谐波的电子注,最终产生有效群聚的倍频高频电流。该电流作为级联电路的输入源,在级联的第二段电路中再次激励放大携带某次高频信号的电磁波,从而实现倍频信号的输出。通过对折返结构太赫兹倍频放大器机理与实验研究,探索了半导体材料与真空器件倍频的可行性,建立了折返式倍频互作用非线性理论和返波级联非线性注波互作用理论,解决了行波-倍频返波共同作用下竞争平衡与倍频转化以及返波级联与离散电子注再同步的关键问题,为研制紧凑型易加工大功率输出的新型真空太赫兹辐射源奠定理论和技术基础。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(6)
专利数量(15)
A 2D3V Electromagnetic PIC/MCC Simulation of Plume Properties in Ion Thruster
离子推进器羽流特性的 2D3V 电磁 PIC/MCC 模拟
  • DOI:
    10.1109/tps.2018.2855214
  • 发表时间:
    2018-07
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Plasma Science
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    Jin Xiaolin;Huang Tao;Yang MingJuan;Ye XiaoHui;Guo ShengLong;Tian YunXian;Yang ZhongHai;Li Bin
  • 通讯作者:
    Li Bin
A Multiobjective Optimization Design Tool for Traveling-Wave Tubes' Electron Optics System
行波管电子光学系统多目标优化设计工具
  • DOI:
    10.1109/ted.2019.2899489
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Electron Devices
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Huang Tao;Cao Qiu-Feng;Liu Jia;Gong Da-Peng;Lei Li;Jin Xiao-Lin;Hu Quan;Yang Zhong-Hai;Li Bin
  • 通讯作者:
    Li Bin
Study of the Mechanism and Suppression of Group Delay Distortion of a Traveling-Wave Tube Using Eulerian Hydrodynamic Analysis
行波管群时延畸变的欧拉流体动力学分析及抑制研究
  • DOI:
    10.1109/ted.2018.2818148
  • 发表时间:
    2018-06
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Electron Devices
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Qiu Hai-Jian;Hu Yu-Lu;Hu Quan;Zhu Xiao-Fang;Gao Luan-Feng;Li Bin
  • 通讯作者:
    Li Bin
Automatic test system of full electrical parameters for space traveling-wave tubes
空间行波管全电参数自动测试系统
  • DOI:
    10.1088/1361-6501/ab7696
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
    Measurement Science and Technology
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Gong Dapeng;Huang Tao;Li Jianqing;Yang Zhonghai;Li Bin
  • 通讯作者:
    Li Bin
Study the Mechanism and Suppression of AM/PM Conversion of Traveling-Wave Tubes Using Eulerian Hydrodynamic Analysis
利用欧拉流体动力学分析研究行波管AM/PM转换的机理和抑制
  • DOI:
    10.1109/ted.2018.2868855
  • 发表时间:
    2018-11
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Electron Devices
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Qiu Hai-Jian;Hu Yu-Lu;Hu Quan;Zhu Xiao-Fang;Li Bin
  • 通讯作者:
    Li Bin

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其他文献

利用等效电路模型计算耦合腔行波管注-波互作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    白春江;李建清;胡玉禄;杨中海;李斌
  • 通讯作者:
    李斌
螺旋线行波管薄膜衰减器高频衰减特性的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    真空电子技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨中海;李斌;杨敏;胡玉禄
  • 通讯作者:
    胡玉禄
宽带大功率螺旋线行波管返波振荡研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    胡玉禄;杨中海;李斌;李建清;黄桃;金晓林;朱小芳;梁献普
  • 通讯作者:
    梁献普
耦合腔行波管高频结构优化研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    白春江;李建清;胡玉禄;杨中海;李斌
  • 通讯作者:
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遗传算法在螺旋线行波管优化中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    真空电子技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡玉禄;刘培印;李斌;杨中海
  • 通讯作者:
    杨中海

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胡玉禄的其他基金

空间行波管群时延失真的物理机制与抑制技术研究
  • 批准号:
    61201003
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    27.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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