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％。     

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。     

一种准光模式变换器的设计和实验

准光模式变换器是实现高功率回旋管高效输出的重要部件。该文针对140 GHz, TE_28,8模回旋振荡管研制,开展以Denisov型辐射器和3个准光镜面构成的准光模式变换器设计与实验研究。利用标量衍射法优化辐射器辐射口径处的场分布,其与理想高斯场之间的矢量相关性为96.2%;基于几何光学和高斯波束匹配方法设计了聚焦镜面与波束整形镜面,采用3维全波分析软件Surf3D获得各个镜面上及输出窗处的场分布,对所设计的镜面系统进行了仿真验证,在输出窗处获得了高斯模式含量为96.67%的输出波束,整个模式变换器的功率转换效率为93.98%。以自行研制的TE_28,8模激励器作为准光模式变换器的输入,通过对模式变换器转换性能仿真结果验证,在严格控制加工精度及装配和实验过程的基础上,完成了准光模式变换器转换性能的冷测实验。实验结果表明,设计和实验具有合理的一致性,可以作为准光模式变换器工程应用设计和验证手段。     

W波段准光模式变换器的设计

准光模式变换器是大功率输出回旋管的关键部件.采用高转换效率的准光模式变换器可以横向输出电磁波,增大收集极的尺寸,提高回旋管的输出功率,提高整管效率.该文设计的回旋管内置准光模式变换器由Denisov辐射器天线和四个反射镜组成,输入频率为94GHz,模式为TE_6,2模.采用耦合波理论分析和优化了Denisov辐射器内的场分布,并根据矢量绕射理论编制数值模拟程序计算了各个反射镜上的场分布,其输出功率转换效率达97.2%.利用三维全波仿真软件feko6.0进行对比分析,最后加工所设计的结构并内置于回旋振荡管进行热测实验,结果表明其输出场分布与理论计算结果基本一致.     

一种同轴波导TE01模到圆波导TE02模变换器的数值模拟

该文对一种同轴波导TE01(°)模到圆波导TE02(°)模变换器进行数值模拟研究.通过分析同轴波导与圆波导对接产生的模式转换效果,探讨尖劈模式变换段改善工作模式转换系数和工作频带以及抑制寄生模式的作用.利用Ansoft HFSS对模型进行的数值模拟计算结果表明,这种结构能够实现最大将89.3%输入信号能量转换到TE02(°)模,-3dB带宽约820MHz,带内对主要干扰模式TE01(°)的抑制在10dB以上.     

Design of a Quasi-Optical Mode Converter for a Frequency Step-Tunable Gyrotron

The quasi-optical mode converter for a frequency step-tunable gyrotron which consists of a dimpled-wall antenna (Denisov-type launcher) and a beam-forming mirror system has been optimized for 9 modes from TE_17,6 at 105 GHz to TE_23,8 at 143 GHz. The first mirror is a large quasi-elliptical focusing one; the second and third are phase-correcting mirrors with a non-quadratic shape of the surface. The results of calculations show that for these modes the Denisov-type launcher has a well-focused beam with low diffraction losses, and the radiation pattern presents an almost identical field shape for all modes considered. A multi-mode optimization of the phase-correcting mirrors with two different methods has been tested. The simulations show that the phase-correcting mirrors can be used for broadband operation in the frequency range from 105 GHz up to 143 GHz in the various design modes. This quasi-optical mode converter can achieve efficiencies of 94%-98% for converting the rotating high-order cylindrical cavity modes into the usable fundamental Gaussian mode.     

回旋管模式选择复合腔的设计分析

为了使一种新型复合开放式谐振腔能够应用于毫米波回旋管器件,该文从工程设计的角度出发,分析这种腔结构中的公共壁增厚和轴向开漂移孔对腔中工作模式稳定性的影响,探讨在实际工程设计中补偿这种影响的手段。结果表明,合理增大复合腔外腔的半径能够有效实现工作模式的模式纯度和相对稳定性。     

Investigation of a Broadband Quasi-Optical Mode Converter for a Multi-Frequency 1 MW Gyrotron

A broadband quasi-optical (QO) mode converter for a multi-frequency gyrotron has been designed and tested at Forschungszentrum Karlsruhe (FZK). The launcher is optimized for the TE_22,8 mode at 140 GHz, but the radiated beams present an almost identically focused pattern for all 9 considered modes between 105 GHz (TE_17,6) and 143 GHz (TE_23,8). Combining with a beam-forming mirror system, which consists of a quasi-elliptical mirror and two phase-correcting mirrors with non-quadratic surface contour, further calculations show that efficiencies of more than 94% have been achieved for converting the rotating high-order cylindrical cavity modes into the usable fundamental Gaussian mode. Low power (cold) measurements show a good agreement with theoretical predictions. This QO mode converter can be used for the broadband operation of a multi-frequency 1 MW gyrotron.     

一种回旋管新型复合开放式谐振腔的性能分析

为了有效利用谐振腔的高次模式,使之在毫米波回旋管等器件中发挥重要作用,该文使用一种新型复合开放式谐振腔结构。通过合理设置内腔壁和耦合孔尺寸,提高了腔中谐振模式的选择性。利用Ansoft HFSS高频分析设计软件,对这种腔中模式的谐振进行了数值模拟计算。结果表明这种新复合式谐振腔结构能够有效抑制竞争模式。     

稳定型准光腔外衍射场计算

稳定型准光腔外衍射场的计算是实现准光功率合成与天线一体化设想的关键性问题。本文在A.L.Cullcn提出的准光腔复源点理论和L.B.Felsen提出的复射线理论基础上结合几何分析和计算,得到了E和H平面远区方向性图。本文的计算与实验结果基本吻合。     

三反射镜准光模式变换器的设计与模拟

本文设计了一种用于W 波段边廊模回旋振荡管的三反射镜准光模式变换器。该模式变换器由一个Vlasov 型螺旋 切口辐射器和三面聚焦反射镜构成,可以将回旋管输出的高阶模式高效地转换为准高斯模式。根据矢量绕射理论和物理 光学法编写了模拟仿真程序,并对辐射器和反射镜的空间辐射场进行了计算、优化和分析。计算结果表明：输出波束中 高斯基模的标量相关系数为97.9%,矢量相关系数为95.9%,转换效率达到了81.5%。     

微波等离子体CVD装置中的微波模式转换器的模式研究

为提高微波等离子体化学气相沉积（ＭＰ－ＣＶＤ）金刚石膜的面积和沉积速率，我们成功研制了５ｋＷ水冷不锈钢反应腔式ＭＰ－ＣＶＤ装置。本文主要给出微波模式转换器中微波模式分布的理论假设、实验测定和推导。结论：矩形彼导中的ＴＥ１０模式或转变为同轴线中的ＴＥＭ模式，再由ＴＥＭ模式转变为圆柱形波导中的ＴＭ０１模式。本文最后给出ＴＥＭ模式，ＴＭ０１模式的初相位。     

介质平面光波导TE0模模场分布的高斯近似

基于介质平面光波导端面无受限衍射场光束的光束传输因子的特点,阐明光波导TE0模模场分布采用高斯分布近似表达的合理性。基于场分布间的匹配效率计算公式,提出采用等效匹配效率方法确定用于高斯近似表达的等效模场半宽度,给出基于光波导芯层半宽度和归一化芯层驻波参量和归一化包层倏逝波参量表达的光波导等效模场半宽度的函数表达式,给出高斯近似分布与光波导本征场分布的匹配效率,阐明采用等效匹配效率方法确定等效模场半宽度的合理性。采用求解方程组的方法,给出基于光波导芯层半宽度和归一化频率表达的光波导等效模场半宽度的拟合函数表达式,并基于拟合引起的误差分析阐明了拟合函数表达式的精确性。     

阶梯波导TE01^d-TE0n^d模式变换器的设计与测试

介绍了一种设计简单、加工方便的TE01^d-TE0n^d模式变换器的设计计算方法，实际制作了TE01^d模到TE02^d，TE03^d，TE04^d模的三种变换器并进行了测试，测试结果表明，这种变换器实用可行，可以在微波工程领域实际应用。     

用ispPAC20和isp1032实现可编程逐次逼近式A/D转换器的研究

ispPAC20在系统可编程模拟器件集放大器、比较器、D／A转换器为一体、方便地完成放大器、有源滤波器、方波发生器等模拟电路单元的设计。还可将其与isp1032结合实现可编程的逐次逼近式A／D转换。本文给出了一个设计,它具有控制灵活,可8方便地嵌入到电子系统设计中的优点。     

Design of the Collective Thomson Scattering Diagnostics for Large Helical Device Using a Quasi-Optical Frequency Tunable Gyrotron as a Radiation Source

Collective Thomson scattering technique based on high power laser has already proved its ability in measuring the ion (bulk and fast) temperature (T _i) in fusion plasma devices like tokamaks and stellarators. This paper present first trial to implement collective Thomson scattering diagnostic based on quasi-optical gyrotron as a source of radiation. It was found utilization of this wavelength band gives more flexibility in diagnostic port arrangement.     

一种复合腔回旋管注波互作用的数值模拟和分析

该文基于电磁粒子模拟技术,对一种Ka波段基波渐变复合腔回旋管振荡器的注波互作用过程进行了详细的模拟计算,分析了腔体几何参数、电子注半径、工作电流及工作磁场变化对互作用效率的影响,讨论了工作模式的稳定性。模拟结果表明,适当选择上述参数,在70kV,17A及速度比1.5的电子注推动下,平均功率可达716kW,互作用效率大于60%,且工作稳定。     

Mode Content Determination in a Multimode Waveguide from Radiation Pattern Measurements Using the Genetic Algorithm

This paper presents a novel technique for determining the mode content in a multimode waveguide from the radiation pattern measurements. The technique employs the Genetic Algorithm (GA) for determining the mode content in the waveguide from the measured pattern and a numerical method for simulating radiation patterns for the modes propagating in the waveguide. By numerical experiments, we validate the feasibility and effectiveness of the proposed technique, and illustrate its sensitivity to the number of observation points and random noise in the measurement.     

ADC模数转换器有效位计算

将模拟信号转换为数字信号后再进行处理,是当前信号处理普遍使用的方法,模数转换器（ADC）就是将模拟信号转换为数字信号的器件,所以计算其有效转换位数对系统性能评估就显得尤为重要。文中结合项目工程实践,讨论了ADC有效转换位数的两种测试方法:噪声测试法和信噪比测试法,并对两种方法进行了仿真与分析。     

Determination of the Mode Content in Spurious Microwave Radiation of the Gyrotron with a Straight Axisymmetric Output

The method for determination of the mode content of a spurious microwave radiation of the gyrotron with a straight circular axisymmetrical output is discussed. As demonstrated, in the test task accuracy of this method is several percents. The experimental results on the determination of the mode content at the output of the coaxial gyrotron, operating on the mode TE _14.8 are in a good agreement with the theoretical calculations.