3cm相对论返波管的MAGIC模拟

运用全电磁的相对论的2(1/2)维粒子模拟程序MAGIC模拟分析了3cm相对论返波管中注波互作用的非线性过程,得到了器件微波输出功率、转换效率、工作频率、工作模式等参数,模拟结果与实验数据吻合较好。     

高功率过模返波管中模式控制研究

采用过模结构,克服常规返波管(BWO)中截止径的限制,提高器件内径,有效地降低同等功率条件下器件内表面的强场,使其低于器件内表面的强场击穿阈值,可以克服器件内表面的强场击穿问题。根据BWO的振荡机理,引入过模反射腔,并使其同相应的慢波结构匹配,克服了过模结构中的模式竞争问题,提高了电子束同慢波结构互作用效率。从理论和模拟两个方面研究了过模返波管中的模式控制,设计了一个X波段输出功率接近10 GW、效率约50%的过模返波管器件。     

高功率微波对电离层电子温度的影响

高功率微波在电离层中传输时,自由电子很容易被外加电场加热,会影响电离层的电子温度。文章利用电离层的特征等离子场,分析不同频段高功率微波对电离层电子温度的影响,得出电离层电子温度的变化规律,为高功率微波大气传输相关研究提供依据。     

一种新型的高功率微波脉冲功率源研究

从微波器件角度提出一种新型脉冲功率源,采用脉冲空心变压器技术路线,通过特殊设计,使初级线圈不仅为次级线圈提供变化磁通,也产生脉冲高压,脉冲高压对脉冲形成线充电,然后产生微波器件需要的电子束,同时初级线圈也可以为微波器件提供相应较强的引导磁场,从而实现脉冲功率源同时为微波器件提供电子束和相应的引导磁场。该新型脉冲功率源可以在一定工作范围内较好地提高脉冲功率源的利用效率,尤其是在小型化结构方面更为明显。     

基于光子晶体慢波结构的太赫兹返波管研究

研究了一种光子晶体的慢波结构,通过对该结构的色散、场分布和粒子模拟计算,设计和仿真了一个0.28-THz的带状注返波管。在阴极电流密度仅10 A/cm2(最小可低于6 A/cm2),电压12.5 kV,磁场0.5 T的情况下,该结构通过与带状电子注浸没式互作用,输出功率为435 mW。在此基础上,采用了LIGA加工技术制备了该慢波结构。研究表明,光子晶体结构能有效提高互作用效率和降低起振电流密度,有效提高太赫兹真空电子器件阴极的使用寿命,是提高太赫兹真空辐射源性能的一种有效途径。     

一种改进模型计算高功率微波长脉冲大气传输

利用电子流体力学方程和麦克斯韦方程组可对高功率微波(HPM)脉冲传输的物理过程进行数值模拟。在此基础上根据能量守恒原理进行改进,提出一种新的改进模型,可有效地减少计算量。数值计算表明,改进模型所得模拟结果与原模型的结果吻合较好。     

高功率微波在抗击巡航导弹中的应用

巡航导弹已成为防空反导系统的严重威胁,新概念武器的应用势在必行。文章讨论了高功率微波对巡航导弹的损伤机理和打击途径,估算了对3000米范围内目标的打击效应,并提出高功率微波应用于近程反导的可行性。     

高功率微波空间功率合成方法研究

根据微波空间功率合成机理,分析了相控阵法、聚焦束法和交叉束法空间功率合成的特点,模拟计算了聚焦束和交叉束在远距离目标处的能量密度。结果表明空间功率合成能有效地增强远距离目标处的能量密度。     

四腔相对论速调管放大器的实验研究

针对杂频振荡的影响,在三腔相对论速调管的基础上发展了四腔高增益相对论速调管。采用PIC粒子模拟软件,从整管上对四腔强流相对论速调管放大器的冷腔结构、束波互作用、微波提取等方面进行研究。为得到输出功率和效率的最优值,结构上采用了低互作用输入腔,设计了阶梯状结构漂移管,通过对输出腔作用间歇进行优化处理等措施抑制了电子回流和杂频振荡的抑制,实现了器件在高增益下的GW级高功率微波输出。模拟表明整管微波模拟输出功率达3.05 GW、效率22%、增益63 dB(种子微波功率2 kW),该器件在实验上获得了增益为61.4 dB(种子微波功率1.38 kW)高功率微波放大输出,微波脉冲宽度大于100 ns。     

不同波形高功率微波大气击穿研究

基于高功率微波实际波形的多样性,建立了计算不同波形大气击穿阈值方法仿真模型.通过该模型,分别计算了波形为锯齿形、正弦形、梯形及矩形高功率微波在不同高度上的击穿阈值,计算结果与实际情况相符.     

大功率MIP中激发温度和电子密度的测定

在假设局部热力学平衡的前提下,分别采用Boltzmann作图法和Saha-Eggert解离平衡计算法测定了大功率微波诱导氮等离子体的激发温度和电子密度。实验结果表明,当选择的元素和光谱线不同、引用的跃迁几率等文献参数不同时,会导致激发温度和电子密度的测定结果显著不同。