W波段回旋管准光模式变换器的研究

该文对W波段TE₆₂模回旋管准光模式变换器的辐射器和镜面系统进行了设计与实验验证。基于耦合模理论,采用两级微扰对辐射器进行了设计,获得了圆波导内壁上的类高斯束斑的场分布;基于惠更斯原理的矢量衍射积分理论,对准光模式变换器的镜面系统进行了优化设计,模拟与计算结果表明准光模式变换器的模式变换效率为92.3%。最后,通过热测实验,验证了输出模式为W波段类高斯模式。     

W 波段低电压回旋振荡管的研究

文中通过对复合腔结构的W 波段二次谐波回旋振荡管高频结构、起振电流、模式竞争及注波互作用研究, 确定了工作模式为TE02-TE03 的W 波段低电压二次谐波回旋振荡管的基本工作参数。粒子模拟表明,应用25kV,4A, v⊥/v‖=1.6 的双阳极磁控注入枪时,该管能够在94GHz 频率产生26.6kW 的峰值输出功率,高于26%的效率。并且结果 表明,该管在该工作模式下工作稳定。     

W波段二次谐波回旋行波管放大器

采用谐波工作的回旋管互作用磁场比基波磁场降低了1/s,可降低整管磁场设计难度,具有较大的应用前景。通过对W波段二次谐波回旋行波管高频介质加载结构、模式竞争和注波互作用研究,确定了该放大器的工作参数。非线性模拟表明,当应用100 kV,20 A,α=1.2的电子注时,该回旋管可在91 GHz频率处产生465 kW的输出功率和49 dB的增益结果。并且,基于耦合波理论,讨论了一个轴对称半径微扰的TE02~TE01输出模式变换器,效率在95%以上时,其带宽达到4 GHz。     

W 波段回旋管谐振腔特性参数测量方法的研究*

W 波段回旋振荡管是一种重要的高功率毫米波源,它通常采用圆柱开放式谐振腔作为其高频结构。 谐振腔所具有的特性参数,如谐振频率和品质因数影响了整管的性能。在W 波段,特性参数对于尺寸的变化特别敏 感,因此,有必要对加工好的开放式谐振腔的特性参数进行测量。利用直接耦合法实现了对5 组开放式谐振腔谐振 频率和品质因数的无损检测,实验结果验证了该方法的可行性与有效性。同时,分析了加工误差对谐振腔性能造成 的影响,结果表明,当开放式谐振腔渐变角度的加工误差达到7%以上时,谐振频率将偏移0.2GHz。     

W波段三次谐波回旋振荡管的模拟与设计

研究了影响毫米波谐波回旋管互作用效率的多个因素,通过采用三次谐波工作,94 GHz回旋管的工作磁场降低到了1.185 T,使采用永磁体取代超导磁体成为可能.利用自洽非线性计算和粒子模拟研究了回旋振荡管的注-波互作用过程,发现了腔体品质因数与互作用效率的内在联系,研究了工作电压和电子注横纵速率比对耦合强度的影响,考虑了磁场渐变及电子注速度离散对互作用效率的影响,通过选择合理的工作模式和系统参数,当工作电压为40 kV、工作电流为12 A、电子注横向速度离散为3%时获得了95 kW的输出功率及19.7%的效率.当采用单级降压收集极后,效率可以进一步提高到39.2%.     

94 GHz回旋管准光模式变换器的数值模拟

对回旋管内置准光模式变换器进行了理论研究和数值模拟。基于几何光学理论和矢量绕射理论,编制了模拟电磁场行为的分析和优化程序,采用Vlasov辐射器和准光反射器实现了线极化准高斯模HE11。结果表明:在一级反射镜下的转换效率为88.3%,增加反射镜级数会降低转换效率。     

W波段低电压三次谐波回旋振荡管

回旋振荡管采用三次谐波工作方式的互作用磁场只有基波状态磁场的三分之一,可有效降低设计难度,具有广阔的应用前景。通过对三段式单腔结构的耦合系数、起振电流、高频场分布、模式竞争以及注波互作用研究,确定了工作模式为TE03的W波段低电压三次谐波回旋振荡管的基本工作参数;通过粒子模拟软件(PIC)模拟分析,在电子注电压、注电流及速度比分别为35 kV、4 A和1.6时,在93.7 GHz频点处获得15.57 kW的输出功率,效率约11.1%,且该管可在此工作模式下稳定工作。     

426GHz回旋管准光模式变换器

采用几何光学模型研究并设计了一个由Vlasov矩形开口辐射器和两级曲面反射器组成的太赫兹回旋管准光模式变换器。利用几何光学理论对Vlasov型准光模式变换器进行了初步设计,采用矢量绕射理论对准光模式变换器进行了详细的分析并编写相应程序,最后结合具体设计参数,得到工作模式在模式变换器中的变换过程。模拟结果表明,太赫兹回旋管中的TE0.6模式在输出窗处被转换为能量集中的准Gauss波束,其效率为89．0％。     

具有正交直流场的边廊模(TEm11)回旋脉塞的研究

本文给出了具有正交直流场的边廊模回旋脉塞的线性和非线性分析。对模型的小信号起振,同轴腔内导体对模式的截止频率和分割度的影响以及外加电压对电子回旋频率,起振束功率和互作用效率的影响作了较详细的研究。计算表明,对m=2,互作用效率可达41%。我们还将其结果与相同条件下圆柱腔情况作了比较。这些分析有益于工程设计。     

94GHz二次谐波回旋管波纹波导模式转换

在耦合波理论的基础上,详细讨论了3mm二次谐波渐变复合腔回旋管内置TE03—TE02—TE01模式转换器,并使模式转换器兼作回旋管的收集极.采用波纹波导结构和不同的相位重匹配技术进行优化分析,得到了可靠的最优几何参量.以此结果设计出了紧凑、高效的94GH z波纹波导模式转换器,并在回旋管的热测实验中测出模式样图.     

W波段回旋行波管放大器速度零散的分析

通过包含速度零散影响的回旋行波管放大器的非线性理论模型,以W波段两段结构回旋行波管放大器为例,详细分析了速度零散对放大器电子注—波互作用的影响.模拟结果表明,通过合理地调整互作用长度,减小电子横纵速度比、调节工作磁场等方法可以有效地减小速度零散的影响,对回旋行波管放大器的优化设计提供了理论依据.     

ISM频率中等功率回旋管的选模问题

详细讨论工作在二次谐波的ISM频率中等功率回旋管的模式选择问题，通过对注－波耦合、模式竞争、电压下降与限制电流、欧姆损耗等的分析与计算，并考虑到结构的紧凑性，得出结论：ISM频率工业与技术应用回旋管采用TE31模可能是一个最佳的选择。     

高功率毫米波模式变换中的相位重匹配

在模式耦合理论的基础上,对过模圆波导TM01-TE1模式变换进行了研究．采用不同的相位重匹配方法和选择相应的结构,对TM01-TE1模式变换器进行了优化分析,得出了圆波导半径、弯曲圆波导曲率和频率以及频带宽度之间的变化规律．以此结果可设计出相应的紧凑、高效、宽带毫米波过模圆波导模式转换器．     

理想导电凸曲面上振子电磁辐射UTD解的并矢格林函数方法

P.H.Pathak,Wang Nan等人在研究典型问题几何绕射理论之后,于1981年发表了任意导电凸曲面振子天线高频电磁辐射一致性几何绕射理论近似解。本文应用并矢格林函数方法,通过典型曲面高频电磁辐射一致性近似解的研究和推广,导出了理想导电凸曲面上电、磁振子电磁辐射场在高频近似下一致性几何绕射理论近似解。与P.H.Pathak,Wang Nan等人的结果相比,主项并矢转移函数除个别系数外完全相同,高阶并矢转移函数在几何光学区略有差异。     

手征介质圆波导中阶梯不连续性的散射和辐射特性研究

采用多模网络与严格模匹配相结合的方法，对开放型手征介质圆波导中的二种阶梯不连续性的散射和辐射特性进行分析和求解，仔细讨论了手征参数和几何尺寸对散射和辐射特性的影响．给出的结果对手征介质元器件的研究有实际的参考意义．     

二维平面分层媒质中的数值模式匹配算子矩阵理论及计算方法的应用

本文在直角坐标系中针对任意二维非均匀媒质中的电磁场问题,研究并推广了数值模式匹配的算子矩阵理论。提出了更为一般和实用的公式表达,导出了统一的任意激励源展开公式。所导出的公式更便于边界的匹配得到快收敛的数值解答,并且可普遍适用于未正交归一化的基函数和特征函数以及存在简并模式的情况。另外,文中还着重讨论了建立在以上理论基础上的一般数值计算方法。论述了选择分域三角基的优越性。讨论了确定格点的原则,给出了格点坐标的公式,介绍了数值模式匹配法在电磁波传播测井(EPT)中的应用及其数值计算的实现途径;比较了用不同途径的计算结果。所得数值结果与文献报道一致。     

新型双介质栅毫米波棒形全向天线的模匹配分析

采用严格的模匹配方法分析了新型双介质栅毫米波棒形全向天线的辐射特性．结果表明，在辐射条件相同的情况下，双栅天线比单栅天线有更小的几何尺寸．这在对系统的重量和体积有严格限制的应用场合无疑具有重要意义．文中所得的结果与文献中相关数据的比较证明了本文分析的有效性和可靠性．     

接近灰体的短波辐射源色温修正为真温的近似法

通过引进参量β1和β2 ，并测出维恩公式适用的波长λ1和λ2与某一特定波长λ0及相应的0高温T1s,T2s和 T0s，将接近灰体的短波辐射源色温修正为真温。其修正的相对误差比直接由比辐射率测定的相对误差小λ／2△λ倍。