L波段高功率微波辐射拒止效应研究

针对高功率微波辐射拒止效应的测试需求,研制了L波段大功率微波辐射系统实验装置,该装置主要由全固态高压脉冲调制器、速调管、固态放大器激励源、输出波导及定向辐射天线组成,介绍了各个组成部分的参数设计、系统辐射效应试验及测试结果。实验结果表明：辐射系统等效辐射功率5 GW,在辐射远场区的功率密度达到11.9 W/cm²,对典型效应物能够产生明显的拒止效果,满足开展相关高功率微波拒止效应的测试需求。     

双谐振腔长脉冲相对论返波振荡器研究

延长输出微波脉宽是提高输出平均功率水平的一种重要技术途径.受限于“脉冲缩短”这一国际难题,通常高功率微波源输出微波脉宽较窄.相对论返波振荡器是一种高功率、高效率、可重频运行的高功率微波源,获得了广泛研究和应用.在长脉冲相对论返波振荡器研究方面,现有研究方法很难兼顾长脉冲与高效率.针对上述问题,提出了一种双谐振腔长脉冲相对论返波振荡器的设计方法:采用双谐振腔降低射频场;利用非均匀慢波结构增强束波作用;引入大半径收集极减少电子轰击产生的二次电子的数量.实验结果表明,该器件与现有的长脉冲相对论返波振荡器相比,可以在延长输出微波脉宽的同时提高器件束波作用效率.     

高功率微波发射机调制器和电源电路设计

为使高功率发射机的行波管正常工作,设计了其调制器和电源电路.用双稳态触发电路和脉冲变压器组合构成了调制器电路,输出上升沿和下降沿陡峭、时间关系与同步触发脉冲一致的调制脉冲,加到行波管的控制栅极;采用串联型开关电源电路,产生了行波管正常工作所需的低压电源;利用脉冲变换器和高压变压器产生了行波管的高压电源;此外还设计了控制...     

高功率高重频TEA CO2激光器激光放电腔技术

介绍了高功率、高重频TEA CO2激光器激光放电腔的放电电路、结构及特点,针对该系统的性能实施了合理的技术设想及研究方法。在分析高功率TEA激光器技术基础上,讨论了TEA CO2激光器激光放电腔的基本机理。该系统由多只具有储能充、放电功能的陶瓷电容,通过低阻抗匹配传输线、放电电极和紫外光预电离装置向激光器高能放电腔注入电能,获得高重复频率脉冲和高能量脉冲,经光学谐振腔窗口输出高功率激光。描述了储能充放电路、高压快脉冲、低阻抗匹配传输线、放电电极和紫外光预电离等技术的具体应用。     

高功率微波武器与天线（一）

自1973年前苏联用相对论返波管产生10 ns 400 MW的脉冲输出到2003年美国高功率电磁脉冲炸弹首次用于伊拉克战争,高功率微波武器的发展已近半个世纪,微波武器的概念目前尚未被大众所知。首先简要综述了高功率微波系统的组成、基本概念,以及高功率微波的发展历史、世界各国研究现状和高功率微波的基本效应、威力、对抗高功率微波的措施、研究中的安全防护、研究高功率微波的仪器、仪表、设备、方法及手段;最后分析了目前的水平和困难、高功率微波能量传输的极限及高功率微波武器的安全问题。     

高功率微波脉冲大气击穿及其对能量传输的影响

本文应用较宽范围的电子与大气中性分子相经作用参数研究了高功率微波脉冲的大气南穿;定义高功率微波脉冲的逃逸时间;分析传输能 密度与输入功率密度的关系。研究了大量参数对输出能量的影响。     

高功率微波大气传输电参数优选研究

大气击穿将产生很大的不利影响,高功率微波大气传输过程中应避免发生大气击穿。分析了高功率微波大气击穿的微观机理,研究了高功率微波在自生等离子体中传输时的反射和透射特性,并进行了数值模拟,从而初步探讨了HPM发射参数的优选问题。计算结果表明:在一定环境下,当HPM的频率和场强一定时,HPM发射参数存在一个合适的脉冲宽度;当HPM的频率和脉冲宽度一定时,HPM发射参数存在一个合适的场强。     

高功率微波弹的杀伤效果分析

根据高功率微波弹微波脉冲的攻击入射角,给出了高功率微波弹杀伤区域模型,结合高功率微波损坏和干扰电子元器件的能量阈值,提出了高功率微波弹对目标的失效区、干扰区及安全区的概念,并建立相应的数学模型进行了示例分析,为高功率微波弹攻击参数的设定及实际的作战运用提供了理论依据。     

电子设备的高功率微波防护技术

高功率微波武器能够对电子元件造成干扰或者破坏,从而影响电子设备的正常运行,或者对其造成永久性的破坏。为了应对高功率微波武器,防止其对电子设备造成干扰和破坏,需要采取微波防护技术对高功率微波进行防护,从而使电子设备在恶劣的电磁条件下正常运行。本文对高功率微波武器的毁伤机理进行了阐述,介绍了高功率微波武器毁伤途径,分析了高功率微波武器的防范策略,并且通过实例对高功率微波防护技术的实际应用进行了探讨。     

窄脉冲刚管调制器

雷达发射机和高功率微波装置对大功率刚管调制器的需求越来越大,尤其是窄脉冲调制器非常重要。随着大功率半导体开关器件技术的进步,窄脉冲刚管调制器逐渐变为现实。为了降低成本、满足系统小型化的要求,仅使用一个耐压900V的开关管,通过高变比脉冲变压器的耦合,就得到了脉冲宽度400ns、脉冲电压达到12kV的调制脉冲。     

一种用于微波系统的输入电压控制电路

随着射频技术的不断发展,微波系统对功率密度、可靠性的重视程度不断提高。以氮化镓为基础的微波功率器件的应用取得了很大的进步,对微波系统的供电时序也提出了更高要求。根据微波系统对脉冲电压及电源时序控制的要求,设计了一种电压控制电路,实现直流输入电压的脉冲输出和上电、掉电时序的控制,并通过实验电路对设计原理进行了验证。     

高功率微波定向能车辆阻停系统的技术发展及应用

高功率微波定向能车辆阻停系统是美国、德国近年来投入巨资研发成功并装备公安武警,专门针对公共区域恐怖犯罪和驾车自杀式袭击等场合的“反车辆”的一种高功率微波电子系统。本文给出了国际上发展的两种类型的微波定向能车辆阻停系统的研究进展,一类是基于超高电压发生成形技术和皮秒级超快开关技术的超宽带微波定向能系统,对目标车辆的阻停作用距离为6-50 m 左右;一类是基于小型化紧凑型脉冲功率技术与虚阴极后加速管（Reltron）技术的窄带微波定向能系统,利用Reltron 产生的50MW 微波功率输出,通过高增益波导缝隙阵列天线对目标车辆的阻停作用距离100 m 以上。通过分析研究,给出了微波定向能车辆阻停系统的技术发展趋势,并提出了在我国发展这种系统的重要应用和需求。     

基于超高峰值功率发射机技术的微波源研究

为满足更大功率的微波源系统需求,提出了基于超高峰值功率发射机技术的微波源方案。建立了一个200MW 级高功率微波源验证系统,突破了65MW 级高功率速调管发射机小型化设计、200MW 级功率压缩、超大功率相控阵天线和超高峰值功率发射机监控与抗干扰等关键技术,为高功率微波源技术的研究提供了一种新的途径。介绍了微波源的应用现状和特点,阐述了微波源系统的组成、关键技术和具体的解决方案。详细介绍了超大功率发射机改进型调制器的设计,给出了脉冲变压器的仿真波形和电缆的高压电磁特性仿真图。最后对三种微波源方案进行了比较,给出了微波源系统工程化运用的改进建议。     

一体化高功率微波组件内部的电磁兼容分析

分析了高增益、高功率微波组件内部射频干扰场的特点,给出了腔体内的场分布图,认为引起功率管损坏的主要原因是组件隔离腔的谐振导致脉冲功率管连续波工作造成的。结合相关工程设计给出了根据组件的工作频率,选择隔离腔体的尺寸,从而避开腔体的谐振频率,对大功率微波管起到保护的作用。同时指出了微波吸收材料最为有效的粘贴位置,这对减小组件内部的射频干扰和组件减重都是有利的。另外还就引起谐振的原因进行了分析,可作为工程设计参考。     

一种基于过模波导的高功率8 mm微波传输系统

过模波导是一种突破传统单模波导功率容量的波导结构。在高功率微波系统中,基于过模波导的模式过渡器和模式滤波器都是传输系统的关键器件。本文讨论了这些器件的理论设计依据,并设计了一套包括过模波导、模式过渡器、模式滤波器的8 mm 高功率过模波导传输系统,其中,模式滤波器分别通过膜片和窄缝滤除高次模。并用 CST Microwave Studio建模并仿真。仿真结果表明,该过模传输系统能够有效抑制高次模带来的谐振效应,提高微波的传输效率。     

Dual-in-line laser diode module for fiber-optic transmission up to 4 Gbit/s

A very high-speed laser diode (LD) module, having a "butterfly" type dual-in-line structure is developed. This LD module consists of a laser diode, a p-i-n-photodiode for monitoring the laser power, a thermoelectric cooler, and a thermistor. The power emitted from the LD is coupled into a single-mode fiber using a hemispherical tapered fiber technique. The microwave design of the LD module employing high frequency equivalent circuit and scattering (S) parameters is shown. Parasitic inductances and capacitances in the LD module degrade the high frequency characteristics. This is a very serious problem in gigabit fiber-optic transmission systems. The microwave impedance, small signal high frequency characteristics, and high-speed pulse response of the fabricated module with low parasitics are also shown. Electrical resonance frequency is 4.8 GHz and well opened eye patterns up to 4 Gbit/s are obtained in the experiments.     

超快速高压雪崩三极管器件研制

采用雪崩三极管MARX电路易产生亚纳秒导通前沿的高功率微波脉冲,可应用于激光LED驱动、超快脉冲前沿发生器和高速脉冲发生器等。介绍了雪崩三极管器件的工作原理及设计方法,采用针对雪崩模式工作的npn晶体管的特殊工艺设计,研制出了耐压400V,脉冲电流达80A的雪崩三极管器件并已投入批量生产。给出了雪崩三极管MARX使用电路及测试结果,重复频率可达400kHz。器件采用金属管壳片式封装,具有可靠性高、易于级联使用等优点。     

The influence of microwave pulse repetition frequency on the thermal burnout effect of a PIN diode limiting-amplifying system

This paper analyzes the influence of the microwave pulse repetition frequency on the thermal burnout effect of a PIN diode limiting-amplifying system. Based on the study of the single-shot microwave pulse thermal burnout effect and by introducing a new assumption that the heat dissipation of the electric field energy and the nonequilibrium carrier energy during the microwave pulse intervals can be neglected, the theoretical thermal burnout model in our previous study is extended to be suitable for repetitive microwave pulses. The theoretical relationship among the pulse number, the pulse repetition frequency, the pulse width and the thermal burnout power threshold is obtained by theoretical derivation. Because the assumptions are introduced, the theoretical relationship requires that both the whole length of a repetitive microwave pulse and the pulse width in a cycle of a repetitive microwave pulse should be between 10 ns and 10 μs. The results obtained by the theoretical relationship are in good agreement with the simulation results obtained by our self-designed device-circuit joint simulator, which verifies the correctness of the theoretical analyses, modeling and derivation. By fitting at least two sets of simulation or experimental data, the theoretical relationship can be used to predict the thermal burnout power thresholds of PIN diode limiting-amplifying systems under microwave pulse injections with different pulse parameters. It can greatly reduce the simulation or experimental costs and could be helpful for the design of a radio frequency receiver.     

大功率速调管的技术现状和最新进展

大功率速调管是一种基于速度调制原理将电子注能量转换成微波能量的微波真空电子器件,它具有高功率、高效率、高增益和高稳定性等优点,是微波真空电子器件中脉冲功率和平均功率最高的器件。速调管自20世纪30年代发明以来,在粒子加速器、雷达和通信等微波电子系统,以及真空电子技术进步的推动下,已发展成功多种类型大功率速调管,其频率覆盖整个微波,并扩展到毫米波和太赫兹波段,最大脉冲功率达200MW,最大平均(连续波)功率达MW级。近年来,在高能粒子加速器、宽带雷达系统、毫米波和太赫兹波电子系统的推动下,大功率速调管取得了令人瞩目的进步,本文比较系统地介绍了大功率速调管的技术现状和在提高功率、提高效率、提高工作频率、展宽带宽等方面取得的最新进展。