双间隙耦合输入腔的计算与仿真研究

根据微波电路及谐振腔电磁场基础理论,建立了双间隙耦合输入腔的等效电路模型,模型考虑了频率偏谐,外观品质因数失配以及电子注电导的影响。推导出间隙电压计算公式和输入端口匹配时腔体外观品质因数与腔体品质因数的关系。分别利用高频软件(HFSS)及粒子模拟软件(MAGIC3D)建立了仿真模型,进行了冷腔及电子注模拟,分析了电子注的电子负载效应对腔体参数的影响。理论计算与仿真与结果一致,证明了等效电路模型的准确性。     

速调管双耦合口输出回路间隙阻抗频率特性的计算

采用等效电路理论,建立了双耦合口输出腔间隙阻抗频率特性的冷测模拟计算方法。运用该方法,并借助CST-MWS三维电磁场计算软件,计算分析了某S波段单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及散射曲线法得到的结果符合良好。     

三间隙三模重叠耦合腔输出结构特性分析

讨论了三间隙耦合腔输出结构中各模式的谐振频率特性,分析了耦合系数对模式重叠过程的影响。以X波段为例,模拟计算了输出结构的群时延特性,研究了输出结构工作的稳定性。结果表明,在带内波动约1.7 dB的条件下,采用三模重叠,可获得6.61%的瞬时带宽,具有良好的稳定性。     

多间隙休斯结构耦合腔轴向电场分布的解析计算

在考虑相邻谐振腔间耦合作用对电场分布影响的基础上,分析了多间隙休斯结构耦合腔中存在模式电场分布的特点,采用双曲正割函数拟合代替传统无耦合单间隙腔中电场分布计算的高斯函数拟合,构建了多间隙耦合腔轴向电场分布函数计算的解析表达式。经不同几何参数和间隙数目耦合腔的仿真验证,电场分布解析计算结果与CST-MWS仿真结果具有好的一致性,对分布作用速调管注波互作用模拟和工程研制有益。     

双壳耦合结构与大型发电机定子系统的振动特性分析

以圆柱壳的Hamilton正则方程为基础,推导了受弹性约束的双层圆柱壳的耦合方程,并将其应用于大型发电机定子系统的振动特性分析.分析方法是半解析法,没有应力和位移模式的假设,不限制壳的厚度,不要求两壳间的连接弹簧或其它支撑弹簧均匀分布;该方法象一般有限元方法一样适应复杂的边界条件和由多种材料构成的结构,未知量少,计算速度快,数据准备方便,适合工程应用.     

等效电路法计算耦合腔慢波结构特性

耦合腔慢波结构的等效电路模型是实际情况的一种近似,冷测计算结果存在一定误差,特别是在整个冷测带宽内精度不能保持一致。为提高计算精度,通过对等效电路参数的分析,引入参数对间隙电容和耦合槽谐振频率计算公式进行了修正。利用修正的模型模拟了10 GHz~16 GHz的单槽和双槽耦合腔慢波结构,分析了修正参数对计算精度的影响,提出了不同修正方案来提高整个冷测带宽内计算精度,与电磁场数值计算结果最大相对误差为1.6%。计算结果表明修正参数可以将工程经验引入设计开发中,有效地提高等效电路模拟精度,对实际工程设计具有指导意义。     

耦合腔行波管高频结构优化研究

以Curnow等效电路为依据,基于基尔霍夫电压和电流定理,获得了通用Curnow等效电路模型的色散、总阻抗的计算方法;从设计角度出发,根据色散和总阻抗计算方法,以实际结构为例,探讨了在保证整个工作带宽内,器件的工作频率和相速基本不变的情况下,腔体结构参数变化对总阻抗的影响,并以此为依据,对原有结构参数进行了优化,从而提出了一种可用于耦合腔行波管高频结构优化的方法。     

Ka波段滤波器加载三间隙耦合腔输出回路的仿真和测试

扩展相互作用速调管由多个重入式多间隙耦合腔构成,毫米波段高功率微波源的需求推动了Ka波段扩展互作用速调管的研制.本文采用基于微波网络理论的多间隙耦合腔输出回路间隙阻抗冷测方法,对Ka波段滤波器加载三间隙耦合腔输出回路进行冷参数测试,得到该回路的间隙阻抗频率特性曲线与群时延曲线.并将冷测结果与三维电磁场软件仿真结果进行对比,分析了两者产生异同点的原因.从阻抗频率特性的测量结果可观察到该输出回路的相对“冷”带宽达到4.3％,满足设计要求.     

涂布嘴双腔结构理论分析

本文分析涂布嘴双腔结构里的流体压力波动的传播、反射的叠加过程,给出经腔体衰减的流体压力波动比公式。说明合理的双腔结构不仅在宽度方向上,而且在随时间变化上都将使流体压力波动明显衰减,从而平抑涂布嘴出口流体流速波动,提高涂布纵横向均匀性。     

多间隙耦合腔注波互作用计算分析

根据空间电荷波理论,利用微波等效传输线的概念,建立了多间隙耦合腔中注波互作用的小信号计算模型。同时,还基于电子圆盘模型,建立了相应的一维大信号计算模型。依据模型编写了计算机程序进行了计算模拟,结果显示,小信号模型能较好地反映整管的增益频率特性。一维大信号模型能合理地模拟注波互作用的基本物理过程。另外利用电路反馈的理论,分析了多间隙耦合腔的稳定性,并利用奈奎斯特稳定判据给出了耦合腔稳定条件。     

X波段三间隙耦合腔型输出回路间隙阻抗的模拟计算

本文基于理论分析和数值模拟,对一个X波段重叠模工作的三间隙耦合输出回路进行了分析计算.讨论了总间隙阻抗与群时延之间的关系以及回路的群时延对总间隙阻抗的影响.通过合理优化群时延曲线,该X波段三间隙耦合输出腔在三模重叠的情况下获得了1dB输出带宽大于14.5%(约1.3GHz)的结果.     

三间隙耦合输出回路间隙阻抗频率特性的测量

从多端口微波网络等效的角度,讨论多间隙耦合输出回路间隙阻抗频率特性的测试问题,并以X波段三间隙耦合输出回路为例,分别从模拟测量和实际测量两个方面确定了其间隙耦合阻抗的频率特性,简化了测量过程,为三间隙耦合输出电路工程应用提供了有效的实验手段.     

耦合腔行波管多级降压收集极的模拟设计

本文中较全面地讨论了多级降压收集极的物理模型.通过分析3个工作频率点高频输出端的电子注特性来设计多级降压收集极:借助电子注层流性参量,对带有再聚焦磁场的散群聚区进行优化,得到磁场参量的初始值;运用电子轨迹等效电位图,确定各电极的初步电位,通过收集极区结构和电极电位的优化得到较高的收集极效率;通过收集极的全面优化使收集极效率得到了进一步的提高;在考虑二次电子发射情况下,对收集极结构和电极电位进行优化,在保证收集极效率的情况下使二次电子回流率为零.模拟结果表明:借助电子注层流参量设计出带有再聚焦磁场的散群聚区使电子轨迹层流性得到较大改善;合理的结构和电极电位能得到较高的收集极效率;二次电子发射对收集极效率影响较大,合理的调节外凸锥形电极的倾角能避免二次电子回流.此设计运用于一耦合腔行波管收集极的模拟计算,达到了良好的效果.     

基于均匀离子密度的容性耦合射频放电等离子体的实验诊断研究

容性耦合射频(CCRF)放电可用于制备大体积、均匀、低温非热平衡等离子体,已得到了国内外的广泛关注。针对CCRF放电过程中等离子体参量的诊断问题,本文提供了一种基于均匀离子密度的描述CCRF放电的等效回路模型(ECM),并根据等效阻抗原理引入能量平衡方程,对等离子体特征参量电子密度n_e和电子温度T_e进行了诊断,诊断结果与等离子体发射光谱诊断结果相一致。实验结果表明:在一般的CCRF放电过程中,放电电流与放电电压波形呈正弦曲线,高次谐波成分较少且总的谐波强度小于基波信号的11%,可以采用ECM描述等离子体放电状态。随着射频输入功率的增加,等离子体电子密度线性增加,但电子温度变化不明显,鞘层厚度逐渐减小,主等离子体区厚度增加;随着工作气体压强的升高,电子密度和电子温度均减小。对于较高的气压,放电在不同的输入功率下分为低功率下的α模式和高功率下的γ模式,这主要是极板表面的俄歇发射过程引起的。     

一种提高行波管效率的耦合结构小型化设计

作为微波功率模块的核心部件,行波管被广泛应用于通信、雷达以及电子对抗等众多军事装备系统中。为解决行波管小型化、高效率的技术难点,针对某X波段螺旋线行波管的输能耦合结构开展小型化研究。采用在螺旋线末端加载调配筒实现输能系统长度压缩的方法,不但可以使行波管的输入窗阻抗变换尺寸缩短33.0%;输出窗阻抗变换尺寸缩短21.4%,而且行波管整管效率得到提升。     

一种抑制背向辐射的微带缝隙天线的优化设计

本文主要针对一种应用于WLAN的微带缝隙天线进行研究和优化设计.通过在天线背面增加EBG结构的方法,对缝隙天线的背向辐射进行抑制,以降低天线的近场干扰.利用HFSS软件进行仿真,其结果表明,在增加EBG结构以后,不仅使得微带缝隙天线的背向辐射从-5dB下降到-25dB,而且微带天线的交叉极化也得到极大的抑制,在5.2GHz时交叉极化低于-25dB,同时使得天线的增益从2.91dBi提高到5.27dBi.     

一种行波管高效率输能匹配结构的等效电路研究

在空间行波管的设计中,改善输能结构的阻抗匹配是一项十分重要的工作。然而对于螺旋线行波管输能系统这样具有复杂边界条件的结构,严格的场分析会带来复杂的计算,如果能将场问题转化为电路问题,求解过程将得到简化。通过在慢波螺旋线末端引入匹配筒,降低了行波管输入端的高频信号反射,进一步分析了匹配筒区域的电流路径和场分布,运用传输线理论,建立了输能匹配结构的一种π型等效电路模型,并给出了元件的参数提取方法,通过改变匹配筒的尺寸和输入信号频率,利用HFSS软件仿真和ADS软件作计算,证实等效电路在10~26 GHz的频带内能够很好地体现输能结构的传输特性,验证了等效电路的正确性和普适性。所建立的等效电路模型可以为匹配筒尺寸的优化提供一定的方向性参考,从而提高输能结构设计的效率。