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%。     

波段双电子注相对论返波振荡器的粒子模拟

首次提出了由双电子注同轴相对论返波管来产生双频微波输出,采用2.5 维相对论全电磁PIC 粒子模拟软件,进行粒子模拟研究。结果表明在环形相对论电子注电压625kV,电流24kA,引导磁场0.772T 的条件下,器件得到了稳定的高功率双频微波输出。其双频微波频率分别为11.5GHz 和12.2GHz,两频率相差700MHz,平均功率约为1.15GW,平均功率效率7.7%。     

W波段准光模式变换器的优化仿真设计

以准光近似理论为基础,建立了输入模式为TE03模、频率为94GHz的准光模式变换器模型,并进行仿真优化设计,得到了优化后的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29.46dBi,能量主要集中在主瓣上,旁瓣增益较低,辐射效率达到87.36%,当输入端口波导直径为9mm的准光模式变换器时,其功率的容量超过了300MW.     

3cm双频高功率返波振荡器的粒子模拟研究

提出3cm双频两段式同轴相对论返波振荡器,用粒子模拟软件对其结构和电磁参数进行分析研究,优化得到的结构参数为第一、二段分别为10和4个周期数,周期长度分别为0.5cm、0.73cm,波纹幅值分别为0.13cm、0.21cm,平均半径2.9cm,同轴间隙为2.1cm。实验结果表明在环形相对论电子注电压为510kV,电流为9.4kA,引导磁场为0.7T的条件下,器件得到了3cm波段稳定的高功率双频微波输出,其平均功率约为0.75GW,平均功率效率为15.6%。