Planare Laufwellenröhre im Millimeterwellenbereich mit periodischer Permanentmagnet-Fokussierung

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Heino Henke
• Subject Area: Electronic Semiconductors, Components and Circuits, Integrated Systems, Sensor Technology, Theoretical Electrical Engineering
• Term: from 2011 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 194286294

• Final Report Year: 2016

Final Report Abstract

Mit unserem Particle-in-Cell Code GdfidL und unserem Tracking Code QPT stehen zwei leistungsfähige Simulationstools zur Verfügung um Hochfrequenzröhren zu entwerfen und dabei auch verschiedene Parameterbereiche zu untersuchen. Mit dem im Rahmen des vorliegenden Projekts aufgebauten Meßstandes sind wir außerdem in der Lage S-Parametermessungen im Bereich von 100GHz vorzunehmen, sowie das Feld in den Strukturen zu messen und die reale Shuntimpedanz zu bestimmen. Eine Folded-Waveguide Struktur mit 99 Perioden wurde entworfen und für 94GHz optimiert. Die Struktur wurde von zwei verschiedenen Firmen mit Hochgeschwindigkeits-Fräsen hergestellt. Neben einem nötigen Lernprozess bei den Firmen, die keine Erfahrung hatten feine Strukturen in Kupfer zu fertigen, stellte vor allem die Beseitigung von Graten ein größeres Problem dar. Schließlich haben beide Firmen Strukturen mit den nötigen Toleranzen herstellen können. Eine Herstellung mit LIGA sollte vom KIT, Karlsruhe, gemacht werden, ist aber bisher noch erfolglos. Simulations- und Meßergebnisse zeigen gute Übereinstimmung. Die Struktur hat einen Kleinsignalgewinn von 15,8dB und eine Bandbreite von ungefähr 15% bei einem Strom von 35mA und einer Strahlenergie von 16keV.

Publications

• RF-structure design for the w-band foldedwaveguide TWT project of CEERI. IVEC 2011, Bangalore, India, pp. 213-214
  A. Grede. H. Henke, R. K. Sharma
  
• Bead-pull measurement of a w-band folded-waveguide structure. 4th ITG workshop 2014, Bad Honnef, Germany, 2014, October 12-14
  H. Büssing, A. Grede, H. Henke
  
• Design of a folded waveguide slow wave structure for w-band TWT. IEEE Trans. on Plasma Sci., Vol. 42, Nr. 10, October 2014, pp 3430-3436
  R. K. Sharma, A. Grede, S. Chaudhary, V. Srivastava, H. Henke
  (See online at https://doi.org/10.1109/TPS.2014.2352267)
• Development for a w-band folded-waveguide TWT. GeMiC 2014, Aachen, Germany, 2014, March 10-12
  H. Büssing, A. Grede, H. Henke
  (See online at https://doi.org/10.1109/IVEC.2013.6570920)
• First measurements of a w-band folded-waveguide RF-structure. IVEC 2014, Monterey, USA, pp. 183-184
  H. Büssing, A. Grede, H. Henke
  (See online at https://doi.org/10.1109/IVEC.2014.6857551)