2014 Fiscal Year Annual Research Report
MEMS技術を用いた300GHz帯FW-TWTの開発
| Project/Area Number |
26289101
|
|---|
| Research Institution | Shizuoka University |
|---|
Principal Investigator |
三村 秀典 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (90144055)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
根尾 陽一郎 静岡大学, 電子工学研究所, 准教授 (50312674)
長尾 昌善 独立行政法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (80357607)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 進行波管 / 300GHz / Folded Waveguide遅波回路 / MEMS |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
平成26年度は、MEMS（Micro Electro Mechanical System）技術を用いたFolded Waveguide遅波回路（FWG-SWC）を採用した300GHz帯TWT（Travelling Wave Tube）の設計検討を実施した。300GHz帯TWTの性能目標は、周波数帯域280～300GHz、出力1Wクラス、利得20dB以上である。設計にあたり、全体設計を行い、その後設計値を用いて数値シミュレーションを行った。まず、動作パラメータを設定した。ビーム効率はかなり悪いと予想されるため、従来のTWTのビーム効率の10～30％よりかなり低い1～2％とした。また、電子ビーム系の負担を少なくするため、低パービアンス設計（0.00631uP）とし、ビーク電圧12kV、カソード8.3mAと設定した。次に、これらの値から、Folded Waveguide遅波回路の設計を行い、FWGの横幅0.651mm、FWGの高さ0.097mm、ピッチ0.182mm、ビームホール半径0.123mm、ストレート部の半分の長さ0.137mm、1ピッチの管路長0.560mmと設計した。また、TWTの有効回路長を26.698mmで、ピッチ数を146とした。これらの設計値を用い、Particle-in-Cell（PIC法）を用いてシミュレーションを行った。結果、ビーム効率4.6％が得られた。これにより、設計はほぼ妥当であることがわかった。300GHz帯TWTのキーになる、FWG-SWCに関し、LIGAプロセスによるFWG-SWC第一試作を行った。その他の部分に関しては、カソードはM-type含浸型カソード、磁場系は、0.4154～0.4983Teslaを実際に必要な磁束密度として、サマリウムコバルト磁石から成る周期永久磁石（PPM）を採用する。真空窓は酸化ベリウム（ベリリア）を考えている。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
Folded Waveguide遅波回路（FWG-SWC）を採用した300GHz帯TWT（Travelling Wave Tube）の設計がほぼ終了した。シミュレーションを行った結果、設計はほぼ妥当であることがわかった。また、LIGAプロセスによるFWG-SWC第一試作を行った。
研究分担者により、Volcano構造ダグルゲートスピント型微小電子源の製作が行われ、電子放出特性と収束特性が測定された。
|
| Strategy for Future Research Activity |
LIGAプロセスによるFWG-SWCの試作を続け、損失特性等を測定することにより、改良を行う。FWG-SWCを採用した300GHz帯TWTを試作し、実際に動作させる。Volcano構造ダグルゲートスピント型微小電子源に関しては、フォーカス電極の最適化、エミッタ形状の最適化を進め、収束特性の向上を目指す。
|
Research Products
(2 results)
