波导型开放式谐振腔的一种数值解法

本文给出一种求解缓变截面圆波导型开放式谐振腔的数值计算方法。当谐振腔的纵剖面形状给定之后,利用该法可以算出腔中的场强分布、谐振频率及辐射Q值。文中利用这种方法对锥体型开放式谐振腔进行了计算,得出了腔的谐振频率、辐射Q值与腔体参数之间的关系曲线。     

一种基于矩形波导缝隙天线的微波低压等离子体装置

低压等离子体以其放电面积大、均匀性较好、适用于大规模工业应用等优势备受关注。相比于低频等离子体,微波激发的等离子体在电子密度、电离度、活性和装置能量利用率方面性能更优越,应用场景更广阔。本文基于矩形波导缝隙天线及谐振腔结构,设计了一种工作于2.45 GHz的微波低压大面积均匀等离子体装置,为增加等离子体的激发面积且使其更均匀,在馈波波导与反应腔体间设置了多个漏波缝隙,并优化了缝隙的位置和大小,使得腔体内部电场更加均匀。仿真结果显示,优化后反应腔体内部电场分布均匀性良好。实验测试结果表明,反应腔体内部不同位置的等离子体电子密度和等离子体电子温度均呈现均匀状态,证明了该装置激发产生了均匀等离子体。     

微波氢气等离子体介电特性的研究

通过实验发现微波矩形波导谐振腔中氢气等离子体生成前后谐振腔的谐振频率发生了变化.根据实验测量和HFSS软件仿真计算出了等离子体的等效相对介电常数,并研究了压强对介电特性的影响.由仿真结果可知:氢气和氢气等离子体的相对介电常数明显不同,微波氢气等离子体的等效相对介电常数小于1.在一定的压强范围内,微波氢气等离子体的等效相对介电常数随着等离子体压强的变化而变化.     

四腔强流相对论速调管中高次模振荡的抑制

描述了在四腔强流相对论速调管模拟设计过程中出现的由于腔间耦合产生的高次模振荡现象。分析了这种振荡产生的原因．并从整管结果上探索了抑制这种高次模振荡的方法。利用MAGIC模拟软件,通过研究谐振腔Q值、漂移管长度、以及束波互作用程度等参数的变化对腔间耦合的影响,在极小程度降低输出微波功率的情况,有效抑制了腔间耦合。最终在功率10kW、频率2．88GHz的注入微波激励下,获得了功率3．7GW、效率22％、增益56dB且频谱纯的输出微波,有效抑制了高次模振荡。     

气体激光器圆柱形微波激励谐振腔的微扰理论分析及其应用

导出了工作于ＴＭ０１０模的圆柱形微波等离子体腔中等离子体与腔谐振频率关系的精确解析式和微扰近似公式，比较结果表明：在微波激励低气压气体激光器中微扰理论可相当精确地分析微波等离子体对腔的扰动效应。给出了消除等离子体与管壳的扰动引起的腔失谐的方法，从而在气体激光器中成功地形成了稳定与均匀的微波等离子体和稳定的激光输出。用微扰理论使此腔又具有测量等离子体电子密度和管壳微波介电常数的功能     

高Q值小型化氢频标蓝宝石微波腔的实验研究

针对蓝宝石氢原子频标的小型化问题,通过理论分析推导出微波腔参数的求解方程;通过计算机仿真分析,提出了设计小型微波腔的方法.该方法利用腔频率、Q值随腔尺寸及填充蓝宝石尺寸的变化关系,在保证温度系数的前提下,获得一种高Q值、小尺寸宝石的小型化腔,并利用仿真软件进行验证及优化,最后通过实验测得了该微波腔的参数,与仿真计算结果基本一致.实验得到该腔的Q值为68000,温度系数为-59.7kHz/℃,圆柱腔的外径为153mm,高度为172mm,与传统微波腔的参数(其中Q值50000,温度系数-62kHz/℃,腔外径176mm)相比有较大进步.     

一种新型组合谐振腔微波等离子体炬

微波等离子体电子密度大，电子温度高，在材料合成、有害气体消解、光谱分析等领域有着广泛的应用前景。本文提出了一种新型的组合谐振腔微波等离子体炬，利用一个微波源通过功分器后分别激励两个不同的谐振腔，微波馈入谐振腔后，在谐振腔内产生驻波，在驻波波腹处电场强度最大完成等离子体的激发，实现在较小微波输入功率、大气压下的空气击穿并形成大体积的等离子体火焰。通过对谐振腔结构尺寸优化，使谐振腔内的电场强度达到激励和维持微波等离子体的要求。     

微波谐振腔湿度测量同轴环耦合设计与实现

基于微波谐振腔汽轮机内流动湿蒸汽湿度的测量原理,分析了微波谐振腔及同轴线小环耦合的场结构分布,设计出两端带栅网结构的湿度传感器.采用HFSS型微波软件对湿度传感器进行了建模仿真,由此得到场分布及S参数曲线图,以此设计出湿度传感器的结构尺寸.仿真结果表明,该微波谐振腔传感器工作在TE011模式下,谐振频率为9.58 GHz,其Q=1 198,适合作为测试流动湿蒸气的传感器.与采用矩形波导和谐振腔的孔耦合相比,这种新型同轴线耦合装置体积小,对汽轮机设备的开口也小,实用性也强.     

微波化学反应器内等离子体空间温度的测量研究

针对矩形波导微波化学反应器,在低气压,低功率,纯甲烷微波放电情况下,用朗缪尔探针测量了石英反应管内等离子体的分布,用热偶计测量了微波等离子体在空间的温度分布。在谐振腔中心位置,等离子体的空间温度可以达到829℃;而在等离子体边缘区域,空间温度仅为78℃。     

计算微波谐振腔Q值的增量频率法

本文根据微扰理论较全面地讨论了计算机微波谐振腔Q值的增量频率法在各种情况下的形式，使得该方法可以较方便地用于任意腔形状和场模式，文中给出的几个例子说明了该方法的精度。     

TM310高次模圆柱形谐振腔耦合矩形波导输出回路研究

设计了适用于多注速调管,工作在TM310高次模圆柱形谐振腔耦合矩形波导输出回路,其工作中心频率为7 585.3 MHz,计算了腔体内各漂移管间隙阻抗的频率特性,并分析了输出回路的输出带宽.研究结果表明: 在相同频率条件下,采用圆柱形TM310工作模式的谐振腔体积将是采用圆柱形TM010工作模式谐振腔体积的7倍;TM310高次模圆柱形谐振腔耦合矩形波导后,各漂移管特性阻抗与耦合前相比有稍微变化,但耦合后各间隙特性阻抗非常接近;反射系数相位法及等效电路法计算输出腔外观品质因数分别为为154和160,输出中心频率7 585.263 MHz,比耦合前腔体谐振频率降低26.525 MHz,输出带宽约为3%,因此,该类型输出回路比较适合用作高射频段的窄带多注速调管.     

双层等离子体对6 GHz高功率微波防护实验

针对高功率微波对电子设备的安全威胁,设计了一种双层柱状等离子体阵列对高功率微波进行防护。其中单根等离子体柱的直径为25.4 mm,长度为600 mm,等离子体频率与碰撞频率可进行控制。利用搭建的实验测量系统,研究了微波极化方向、等离子体电子密度、放电单元层数等因素对高功率微波透射衰减的影响。实验结果表明:当高功率微波未激发等离子体产生非线性效应时,TM极化时的防护效果优于TE极化时的防护效果,且能量衰减分别可达20.9 dB和14.7 dB;随等离子体电子密度增大,微波透射功率减小,防护效果增强;由于层间反射作用,双层等离子体对高功率微波的透射衰减远大于单层等离子体衰减值的两倍。     

微波气体击穿过程的模拟计算

本文利用流体模型,将无外加恒定磁场的等离子体当作各项同性的有耗媒质,求得圆柱腔结构中的微波场分布。耦合电子、离子运动的流体方程,对微波等离子体的初始形成过程进行了数值模拟计算。结果表明,在电离的初始阶段,电子、离子密度分布与场分布同步。同时,存在一关键电子密度。超过此密度后,微波场在表面快速衰减,气体电离主要在表面进行。     

基于PDH(Pound-Drever-Hall)技术谐振腔腔长反馈锁定研究

设计并搭建了一套基于PDH技术谐振腔腔长反馈锁定实验系统,利用高频率稳定度的激光中心频率作为参考标准实现对外部谐振腔腔长的精确控制.当入射光为1W,波长1064 nm,相位调制信号频率12.5 MHz,幅值2V,谐振腔输入耦合镜反射系数为0.95时,获得PDH误差信号随谐振腔腔长变化曲线与理论计算结果基本吻合.利用该误差信号实现了对外部谐振腔腔长大于30分钟,且稳定度为5.13×10-8的锁定.     

放大自发辐射对XeCl激光器空间相干性的影响

本文采用杨氏实验的方法,在不同的谐振腔Q值条件下测量了XeCl激光的空间相干性,认为放大自发辐射(ASE)是影响XeCl激光空间相干性的重要因素.适当地选取谐振腔输出耦合腔镜的反射率,可以有效地抑制这一影响.     

微波稳频

在微波精密测量和顺磁共振波谱仪中,通常要求有频率稳定的微波振荡源.一般都采用电子电路把反射速调管所产生的振荡频率自动稳定在高Q微波谐振腔的器谐振频率上.由于微波谐振腔的谐振频率可以连续进行微调,故稳定后的速调管的振荡频率也可在速调管电子调谐范围内连续微调.在很多实验工作中,采用这种稳频系统是比较方便的.     

测量气体折射率的高Q微波谐振腔设计

常规方法一般无法对气体折射率参数进行精确测量,利用高Q微波空腔谐振器来实现对气体折射率的精确测量是一种好方法.一般微波谐振器都是闭合腔,为了测量空气的折射率,必须把谐振腔设计成两端开孔的高Q谐振腔,以保证空气的正常通过和折射率测量的精度.本文给出了能够精确测量气体折射率仪器的主要部件--高Q微波空腔谐振器的设计方法.     

谐振腔中等离子体灯泡对微波参数的影响

在微波工程应用中,可在微波谐振腔中加载内含易电离物质的无极灯泡,利用微波能量激发灯泡内物质电离并通过粒子的能级跃迁发光。而无极灯泡中电离形成的等离子体会造成微波的相位偏移、振幅衰减、频率偏移等多种效应,并改变谐振腔的谐振频率,为此分析了无极灯泡内的等离子体对微波参数的影响。     

含圆筒状轴向磁化等离子体的圆柱谐振腔的场分析

本文从张量电动力学理论出发,导出了含圆筒状轴向磁化等离子体的圆柱谐振腔的场分布及其特征方程,对其谐振频率与等离子体密度的关系进行了数值分析,并与回旋单腔管的实测数据进行了定性的比较。     

W波段双光栅准光学谐振腔Q值计算与分析

采用衰减测试法,对双光栅准光学谐振腔的 Q值进行数值计算与分析,得到匹配槽高度和宽度、光栅槽深度等参数对Q值的影响。通过分析 W波段谐振腔各参数与Q值的关系,总结出 W波段双开槽准光学谐振腔Q值的经验公式,为准光学谐振腔的设计提供了理论依据。同时模拟计算分析了双光栅结构的加入对谐振腔 Q值的影响。结果表明,相比普通准光腔,双光栅准光学谐振腔能够降低光栅引入对Q值的影响。