分布作用速调管大信号计算模型的研究

该文建立了分布作用速调管(EIK)注波互作用模拟的大信号计算模型。该模型基于1维电子圆盘模型,考虑了电子圆盘间的空间电荷力。在电子与高频场互作用计算中采用双间隙耦合腔等效电路方法,并在间隙阻抗矩阵的计算中考虑了耦合腔中每个间隙电子电导的影响。依据该模型编写了计算程序,并与MAGIC3D仿真结果进行了比较验证,结果相符合。该计算模型可以扩展到三间隙乃至更多间隙谐振腔的分布作用速调管注波互作用的大信号计算模拟中。     

考虑空间电荷效应时速调管射频间隙耦合系数的理论与模拟

在大功率速调管中,由于电子注电流较大,间隙距离较长,在间隙中由电子群聚产生的交流空间电荷效应不可忽略。根据传统的运动学理论来计算速调管间隙耦合系数,并没有考虑这个效应,计算的结果高于实际值。该文利用Webster去聚理论,建立了在任意间隙场分布情况下,考虑空间电荷效应的间隙耦合系数计算模型。利用粒子模拟工具,进行了仿真模拟,理论计算与仿真结果一致。     

双间隙输出腔中形成单腔管振荡的可能性分析

 本文采用解析方法推导了2π模双间隙输出腔中电子注的小信号导纳公式,并根据双间隙输出腔形成单腔管振荡的条件,得到了单腔管振荡的起振电流计算公式.利用三维仿真方法定量计算了加载矩形波导的2π模双间隙输出腔的线路导纳,并以此确定2π模双间隙输出腔形成"单腔管振荡"的起振电流和振荡频率.计算结果表明:在电子注加速电压一定的情况下,电子注电流增大到一定程度,双间隙输出腔将会形成危害性较大的单腔管振荡;而且双间隙输出腔的单腔管振荡频率与电子注加速电压和电子注电流存在复杂的关系.与此同时,我们采用MAGIC粒子模拟程序进一步验证了双间隙输出腔中产生单腔管振荡的可能性问题,并得出其起振电流值,这一粒子模拟结果与解析计算结论基本相吻合.这些关于双间隙输出腔中有害的单腔管振荡形成过程和规律的研究结论,对于改善速调管双间隙腔输出电路的稳定性将具有重要意义.     

多注周期永磁聚焦系统横向磁场的研究

从理论上对多注行波管周期永磁聚焦系统横向磁场的性质以及对电子注聚焦的影响进行了讨论,并借助仿真手段分析了一五注耦合腔周期永磁聚焦系统各电子注通道轴内的横向磁场分布规律,讨论耦合槽结构对横向磁场分布的影响,并对横向磁场造成的电子注偏移进行了粒子模拟。     

带状电子注聚焦系统设计

通过理论分析、数值模拟和实验研究了PCM 结构聚焦椭圆带状电子注的可行性。利用三维PIC 粒子模拟软 件模拟了椭圆带状电子注在PCM 结构行程的周期磁场中的传输过程,结果显示：截面为10x0.4 mm2 的椭圆带状电子 注在12x0.8 mm2 的矩形通道中稳定长距离传输120mm 无截获。对PCM 聚焦结构的磁场进行了测试,测试结果与数 值模拟结果相符。实验并研究了该PCM 聚焦系统约束带状电子注的能力,测试用速调管的设计电压为75kV,在56.8kV 时的直流通过率达到52.1%,并随着工作电压的升高呈上升趋势。     

双间隙双耦合口输出回路间隙阻抗的模拟计算

本文根据微波网络理论，建立了双间隙双耦合口输出回路间隙阻抗频率特性的冷测模拟计算方法。运用该方法，计算分析了某S波段双间隙双耦合口输出腔的间隙阻抗频率特性。结果显示，本方法与采用场分析法得到的结果符合良好。     

W波段带状注扩展互作用速调管注波互作用系统

对W波段带状注五间隙耦合腔的高频结构进行了设计与分析,以一个五间隙耦合腔作为输入腔,一个五间隙耦合腔作为输出腔,构成了W波段SBEIK的注波互作用系统,利用CST粒子工作室对整个注波互作用系统进行了三维计算模拟,并用Magic 3D对注波互作用计算进行了验证,结果表明两种PIC软件的计算结果基本一致.该SBEIK在电子注电压为75 k V、电流为4 A条件下,仅用两个腔体在W波段实现了高于24 d B的增益,为下一步高增益、高效率、小型化、紧凑型SBEIK的设计奠定了坚实的基础.     

双间隙输出腔速调管的注波互作用程序分析

双间隙耦合腔作为展宽频带、提高效率、提高峰值功率和平均功率的有效手段已广泛用于多注速调管和大功率速调管中,但是目前对速调管双间隙输出腔的理论研究多为利用现有的模拟软件来进行仿真计算,所需时间很长,为了研究大功率速调管特别是在双间隙输出段中的注波互作用过程,作者利用一维单周期时间积分模型开发了一个快速分析程序。利用这一模型计算的电子群聚图形结果与MAGIC模拟所得结果很接近。由于本文所编写程序的耗时很短,因此可以对影响注波互作用的参量进行快速分析。     

梯形结构高功率扩展互作用速调管

对平面梯形结构多间隙谐振腔的模式分布、特性阻抗、耦合系数以及工作稳定性进行了研究.在此基础上给出了W波段高峰值功率扩展互作用速调管高频互作用系统设计,并采用三维粒子模拟(PIC)技术对电子的速度调制、群聚及其与高频场的相互作用和能量转换等物理过程进行了研究,定量给出了放大器的功率、带宽、效率以及增益等关键技术指标.PIC结果显示:在中心频率94.52 GHz以及电压16 k V、电流0.6 A的电子注参数下,最大输出功率达到1.8 k W,相应的增益和电子效率分别为47.7 d B和19.4%;扫频结果显示瞬时3 d B带宽为210 MHz.     

行波管中聚焦磁场对互作用影响的研究

本文应用MAGIC模拟软件,研究了周期永磁聚焦螺旋线行波管中聚焦磁场的分布对电子轨迹的影响.分别模拟了电子的静态轨迹和互作用轨迹,通过对电子轨迹的分析,设计了一种渐变的磁场分布.应用MAGIC模拟软件对这种渐变磁场进行模拟仿真,结果显示这种渐变磁场可以有效抑制电子散焦,并通过仿真结果分析了如何设置这种新型磁场.     

Thermodynamic Properties of Gapped Graphene in the Presence of a Transverse Magnetic Field by Considering Holstein Phonons

Using the Holstein model, the thermodynamic properties of gapped graphene in the presence of electron–phonon (e–ph) coupling and a transverse magnetic field are investigated. In particular, we have obtained density of states (DOS), electronic heat capacity (EHC) and magnetic susceptibility (MS) of graphene, for which carbon atoms are substituted by boron and nitride atoms in the presence of Holstein phonons and a transverse magnetic field within the Green’s function approach in order to investigate the dynamic of Dirac fermions. To find the electronic self-energy due to e–ph coupling and the substituted foreign atoms, the self-consistent second order perturbation theory has been implemented. The band gap decreases with magnetic field and e–ph coupling. Also splitting of the quantum states (energy levels) due to the magnetic field is observed as double peaks in DOS (Van Hove singularities). As a remarkable result, EHC and MS are decreased due to the increase of scattering rate between electrons, an applied magnetic field, and e–ph coupling.     

微波脉冲与带缝非金属腔耦合的数值模拟研究

应用时域有限差分法(FDTD)模拟计算了微波脉冲与带缝非金属腔体的线性耦合过程.在正弦波凋制的高斯脉冲源激励下,分析了耦合场在腔体内的分布情况,总结了相对介电常数、腔壁厚度、孔缝尺寸等因数对耦合特性影响的基本规律.结果表明:在入射电场方向腔体中心轴线上的耦合场基本保持不变,垂直于入射电场截面上耦合场关于截画中心点呈对称分布;耦合进腔体的能量随厚度的增加和介电常数的增大而减小,但介电常数的影响更加明显,且随孔缝面积的增大而增大,面积一定时,随纵横比的增大而增大;孔缝中心处的电场耦合系数峰值随介电常数的增大呈近似线性下降,而腔体中心处呈振荡减小,在相对介电常数为6左右电场时域峰值达到最大;腔体内耦合磁场的变化规律与电场的类似.     

半导体环形激光器的输出耦合及阈值增益分析

通过三维光波导的模式耦合理论分析了半导体环形激光器(SRL)与直波导的耦合系数,用耦合系数的解析表达式结合SRL自再现条件分析了SRL各参数对阈值增益的影响.分析结果表明,耦合系数随波导宽度和厚度、波导间距的增大而减小,随SRL半径的增大而增大;阈值增益随波导宽度和厚度、波导间距的增大而增大,随SRL半径的增大而减小.     

Theory and experiment of the hemispherical cavity-backed slotantenna

The hemispherical cavity-backed slot antenna is studied theoretically and experimentally. The exact magnetic field Green's function of the cavity is derived rigorously and expressed in a form convenient for numerical computation. The moment method is used to find the equivalent magnetic current in the slot and, hence, the input impedance of the antenna configuration. The effects of the cavity size, of the slot length, and of the slot offset on the input impedance are studied and very good agreement between theory and experiment is obtained. The variation of the magnetic current around the slot and cavity resonances are discussed. Comparisons between the rigorous solution and the single-mode theory are given and the limitation of the single-mode theory is discussed     

Cavity Model for the Slot Radiation of an Enclosure Excited by Printed Circuit Board Traces With Different Loads

Traces on a printed circuit board (PCB) couple to the cavity consisting of the PCB ground plane and a metallic enclosure cover. We introduce this common-mode coupling of a PCB trace to the cavity field by an analytical model that is verified with 3-D simulations using HFSS. The cavity field causes radiated emission from the slots of the cavity. For an accurate calculation of the cavity field inside the enclosure and the radiated emission, we consider the radiation loss by a multiport approach. Comparisons of the analytical results for the radiated field to measurements show good agreement. Radiated emission can be calculated for arbitrary geometric enclosure shapes as a function of frequency, position of the trace on the PCB, and trace load/driver impedances.      

含耦合弱界面的压电/压磁声子晶体带隙研究

将力 电 磁耦合的弱界面引入到压电/压磁声子晶体中,利用传递矩阵法和Bloch定理,研究了界面损伤和损伤耦合对第一带隙特性的影响。结果表明,第一带隙起始频率、终止频率随弱界面内的力学损伤增大而下降,独立发生的磁、电损伤不会影响第一带隙特性;当磁、电损伤与力学损伤耦合时,第一带隙起始频率、终止频率随耦合系数增大而下降,磁电损伤耦合系数不会对第一带隙产生影响。     

原子-光场耦合的线性调制对原子纠缠的影响

研究由两个相同的二能级原子和一个单模量子化腔场组成的系统中,两原子初始处于纠缠态时,原子与光场的耦合系数随时间线性变化对纠缠的影响。结果表明：初始纠缠的保持时间与耦合系数的线性调制密切相关。较耦合系数为常数的情形而言,当耦合系数的变化比较平缓时,耦合系数线性调制下的初始纠缠消失的时间被大大延迟;当耦合系数的变化很急促时,两原子的初始纠缠将很快消失。     

圆柱腔内多导体传输线的瞬态电磁响应

为提高系统抗强电磁脉冲毁伤能力,采用时域有限差分法(Finite Difference Tim e Domain,FDTD)和通用电路仿真器(SPICE)相结合的协同仿真方法,以圆柱腔内由单导线、 双绞线、普通双线和同轴线组成的线束为研究对象,重点研究了导线类型、导线间距、捆扎 和RC滤波电路对耦合特性的影响。结果表明：耦合系数受腔体和传输线的双重影响,同轴线 耦合系数较其他两类线缆降低约40 dB;线间相互屏蔽是捆扎降低耦合系数的主要原因 ;随着导线间距增大,耦合系数幅值增大;RC滤波电路是降低电磁耦合的有效手段。所得结 论对电子系统进行抗电磁脉冲加固具有重要意义。     

Analysis and Calculations on Dispersion Relation and Coupling Resistance of Periodic Plasma-Cavities

The plasma tensor dielectric permittivity and electromagnetic field accurate expressions in the external axial magnetic field are obtained from the Maxwell’s equations and the double component plasma particle linear movement equations. Further, the flux of energy inside the plasma-cavity drift channel is presented. Based on them, some of the property of cavity passband dispersion and coupling resistance of plasma-filled coupled-cavities slow wave structure in different plasma density and magnetic field conditions is analyzed according to the numerical calculation.