W波段VLASOV准光模式变换器的优化仿真

针对传统天线受到高功率微波的输出功率和脉宽限制的问题,对W波段准光模式变换器进行优化仿真。基于准光近似理论,建立了输入模式为TE03模、频率为94 GHz的阶梯型VLASOV准光模式变换器模型,并进行了仿真优化设计,得到了优化后的VLASOV准光模式变换器数模型参数。仿真结果表明：辐射波束具有明显的方向性,波束明显变窄锐化,主瓣增益很高,达到29.46 dBi,能量主要集中在主瓣上,旁瓣增益较低,辐射效率达到87.36%。     

回旋管的应用研究

文章论述了推广回旋管应用中所碰到的高功率传输,模式变换和辐射尖锐的波束等技术难点,对现有的准光系统提出了改进措施。     

一种基于极化线栅的微波辐射计变温定标源研究

根据极化线栅的准光学的极化分离原理,设计了由极化线栅、人造黑体和冷空构成的新型线栅定标源.定标源通过极化线栅的旋转混合人造黑体和冷空的辐射能量,从而输出亮温变化可控的微波辐射,为微波辐射计外定标提供人造变温源,解决了低频段大口径天线辐射计的外定标难题.通过定标实验验证,极化线栅在L波段的透过率优于99.3%,反射率达到98.4%,线栅定标源的亮温呈正弦规律变化,变化范围为8~248K,实验结果与设计目标相吻合.     

140 GHz回旋管高转换效率准光模式变换器设计研究（英文）

成功实现高转换效率的140 GHz TE22,6准光模式变换器原型设计。基于周期微扰原理设计Denisov辐射器,实现低边缘绕射的初级出射波束。针对三镜面光路系统,采用全矢物理光学积分作为主要计算手段,围绕主极化场分量进行三级相位修正面迭代优化,实现高出射高斯纯度的模式场转换,其中一级镜的修正有效改善了辐射器出射的不理想性。基于全矢数值仿真确认,相比原二次曲面原型设计,相位修正后的变换器系统的出射高斯纯度从92.7%提高到99.6%,结合98.8%以上的功率传递效率,实现了性能优越的高阶回旋管准光模式变换器原型设计。     

用于毫米波辐射非致命生物效应的94 GHz回旋管设计与实验

设计和测试了内嵌准光系统的94 GH z回旋管,该系统主要用于研究毫米波辐射的非致命生物效应。为了减少大功率高频下的回旋管壁面加热问题,选择TE+6,2模式作为工作模式。对于高阶模式,存在更多相邻模式,因此模式竞争会影响实验的稳定性和有效的可操作性。渐变腔已被设计为抑制单个腔中的模式竞争。另外,具有低衍射准光模式变换器的功率转换效率为98.54%。实验结果表明,回旋管输出功率为50.9 kW,效率为34.3%。对于非致死的生物效应研究,整体设计方案达到了预期的效果。     

大口径抛物反射面天线的准光理论分析

文中用准光理论分析了大口径抛物反射面天线的波束变换特性，讨论了天线性能与辐射波束尺寸、馈源波束尺寸的关系，探讨了用准光理论设计天线的可能性，给出了若干有实用价值的计算公式。     

3mm准光腔Q值测量的一种新方法

本文提出了利用厘米波段频谱仪对3mm准光腔进行谐振频率和Q值自动测量的一种新方法。此方法的优点在于可利用现有厘米波段仪器进行毫米波弱信号的测量。     

（英）140GHz回旋行波管放大器准光学注入结构的设计

作为140GHz共焦波导回旋行波管放大器设计中的一个创新部分,关于准光学注入结构的设计方法将详细论述.归因于高斯光束对频率扰动的欠敏感特性,这样的注入结构具有比传统波导插入耦合器更大的带宽.注入系统包括耦合天线、镜面变换器和波纹波导三个部分,最终在高于50%功率注入水平下达到6.8GHz的带宽,并克服了可能的寄生模式振荡和由加工误差导致的注入效率迅速下降的问题.     

超宽带太赫兹调频连续波成像技术

太赫兹调频连续波成像技术具有高功率、小型化、低成本、三维成像等特点,在太赫兹无损检测领域受到了广泛关注。然而由于微波及太赫兹器件限制,太赫兹信号带宽难以做大,从而制约了成像的距离向分辨力。虽然高载频可实现较大宽带,但伴随的低穿透性和低功率会限制太赫兹调频连续波成像系统的应用场景。因此,聚焦于太赫兹波无损检测领域,提出一种时分频分复用的114~500 GHz超宽带太赫兹信号的产生方式,基于多频段共孔径准光设计,实现超带宽信号的共孔径,频率可扩展至1.1 THz。提出一种频段融合算法,实现了超宽带信号的有效融合,距离分辨力提升至460 μm,通过人工设计的多层复合材料验证了系统及算法的有效性,并得到封装集成电路(IC)芯片的高分辨三维成像结果。     

W 波段带状注速调管准光输出结构的研究

研究了一种新型的带状注速调管多间隙输出结构——准光输出腔。通过电场均匀性,双端口腔外Q 值的计 算以及参数敏感性几个方面的研究,分析了其设计和性能。结果表明,相对于传统的多间隙输出结构,准光输出腔电 场均匀性更好、设计更为灵活,并且电性能对耦合孔尺寸的敏感性更低,这使得准光输出腔在面对工程中产生的误差 时性能更为稳定。对具体设计的W 波段五间隙准光输出腔,采用三维MAGIC 模拟检验了其功率提取能力、效率以 及带宽,结果显示：可以获得40kW 的功率输出,相应于14%的互作用效率,3dB 带宽达到150MHz。研究表明,准 光输出腔非常适合作为带状注速调管（一种窄带高功率放大器）的输出电路。