高次模回旋管中的非工作模式抑制研究

将高次模回旋管中的竞争模式分为与工作模式角向指标相同的寄生模式和角向指标不同的暂态模式,选择TE32,5为0.4 THz高次模回旋管的工作模式,对不同类型的非工作模式抑制方法展开讨论。结果表明,针对寄生模式,通过优化设计光滑缓变结构的谐振腔来抑制;暂态模式可以通过精心选择工作模式,深入研究注波耦合系数和不同模式的起振电流,合理设置高次模回旋管电子注电压、电流、横纵速度比、引导中心半径等工作参数,使工作模式在某一工作磁场范围内起振电流最低而优先起振,从而抑制暂态模式起振。     

170 GHz兆瓦级回旋振荡管设计研究

该文基于广义传输线理论和电子回旋脉塞理论,考察模式谱、深入研究注-波耦合系数和不同模式的起振电流,选择TE_32,12模式为170 GHz兆瓦级回旋振荡管的工作模式。通过合理调整电子注工作参数有效抑制高次模谐振腔中的暂态模式,优化谐振腔的光滑缓变段来抑制寄生振荡模式。当电子注的横、纵速度比为1.3,引导中心半径为9.4 mm,电压为80 kV,电流为45 A,互作用磁场约为6.715 T时,该只优化设计的回旋振荡管在170.18 GHz频点输出功率超过1.8 MW,效率约为50%。此外,建立切合实际的电子注速度零散模型,讨论了速度零散对该只管子的性能影响。     

连续THz波双频偶极天线优化设计

为了提高无线通信应用中THz天线的性能,在微波段双频偶极天线基础上设计适用于THz频段的双频偶极天线.该天线通过结合交叉电极结构来提高天线的激光耦合效率以及所能承受的激光功率,采用双层衬底材料来改善天线的电学辐射特性.仿真结果表明,以反射损耗和辐射阻抗等作为目标对天线的结构参数进行优化,当天线工作谐振频率点分别为0.2和0.65 THz时天线的反射损耗均小于-25 dB,且辐射阻抗达到局部极大值.对天线的结构参数研究表明,改变天线的电极间隙能够使天线工作在需要的高频谐振频率.     

角向驻波电子回旋脉塞的动力学理论

研究角向驻波电子回旋脉塞的动力学理论,给出了脉塞不稳定色散方程,并进行了讨论。文中分析指出,角向驻波由两个反向角向旋转波组成,右旋波产生右旋的回旋谐波,左旋波产生左旋的回旋谐波。结果指出,上述两个角向旋转波的波_电子注互作用有不同的效果。由此得出结论:在电子回旋脉塞的互作用中,角向驻波可能不能维持不变。     

回旋管单阳极磁控注入电子枪的数值计算

研究了回旋管单阳极磁控注入环形电子注电子枪的设计计算原理。并以8 mm三次谐波永磁包装回旋振荡管电子枪为例,利用自编的程序进行数值计算和优化。讨论了空间电荷的影响和速度零散的改善,得到最佳的电极和电子注参数。电子枪已经应用于8 mm三次谐波永磁包装回旋振荡管研制中。得到了良好的效果。     

两级回旋行波放大管非线性分析

对两级开槽回旋行波放大管注波相互作用进行了自洽非线性数值计算,详细分析了分隔段的长度,位置,以及第一级,第二级高频波导的工度对注波互作用的影响规律,同时还介绍了模拟了直流磁场,电子往速度离散对注波互作用的影响情况,电子注的运动为张轴大回旋运动。     

回旋管平衡态电子注简化模型及其应用

本文建立了回旋管平衡态电子注的简化模型——电子回旋系统。利用此模型求得了回旋行波放大器的色散方程及各参量间的关系式。     

考虑能量守恒的回旋管自洽场理论

本文研究了一种回旋单腔管的自洽非线性理论。高频场是由腔体几何尺寸和交变电子注电流确定的。它不仅满足腔体两端的边界条件而且也遵守稳态下电子注与场互作用的能量守恒关系。应用这个理论数值计算了一种特定的回旋管的参量。讨论了一些因素对回旋管性能的影响。对考虑和不考虑能量守恒的结果作了比较。     

同轴Vircator的理论与数值模拟

用格林函数法导出同轴Vircator漂移区间的空间电荷限制流。由相对论流体理论分析同轴Vircator的二维特性,导出阳极附近径向电流的表达式和电子注等离子体振荡频率,理论计算与粒子模拟结果吻合很好。用MAGIC程序计算新型同轴Vircator,得到输出功率、功率的频谱以及阳极区电流等,在0.6MVT,得到GW级的输出,微波产生效率为14.30%。     

电子回旋波控制托卡马克中电流分布的研究

利用电子回旋波电流驱动定域性好的特点,在数值上研究了电子回旋波对托卡马克中电流分布的控制．结果表明：电子回旋波频率、功率和波发射角度对电流分布起重要作用,优化计算得到了一组波参数．在此波参数下可以有效地驱动等离子体中心电流,并使之满足等离子体平衡电流的分布形式．     

3 mm低电压回旋管设计与模拟

设计了一种3mm低电压二次谐波渐变结构复合腔回旋管,采用二次回旋谐波工作可以在获得高效率的同时,降低工作磁场到基波工作所要求磁场的1/2,使磁场系统简单紧凑。选择工作电压为25kV,可以降低回旋管对绝缘的要求和供电系统的体积及重量;采用渐变结构复合腔控制模式竞争和提高效率;工作模式为低损耗的TE02/TE03模式,有利于连续波工作。通过对回旋管中谐振腔结构、模式竞争以及注—波互作用的研究,分析了高频结构特性、寄生模式的抑制和工作参数优化等问题,给出了模拟设计结果。     

THz波在非均匀等离子体层中传播的FDTD分析

为了有效对抗等离子体隐身目标,采用Z变换时域有限差分法,结合实际情况,选取等离子体中电子密度分布为双曲函数分布,对不同太赫兹频率、不同电子碰撞频率下太赫兹波在非均匀等离子体中的传播情况进行了数值研究．数值计算结果表明,等离子体对太赫兹波没有吸收效应,说明太赫兹波能有效穿透等离子体层．     

一种新型宽带方向图可重构天线

设计了一种具有两个辐射模式的宽带方向图可重构天线。该天线由两个准八木天线单元组成,两个单元的辐射体分别指向相反的方向。两个单元使用同一根同轴线从背面馈电,在每个单元的馈线与同轴线馈点之间安装一个PIN二极管以控制辐射模式。在天线振子的下方安装反射板用以调节天线的辐射方向,避免了天线对射频组件的干扰。仿真结果显示,天线的工作频段为5.00~5.65 GHz,两种模式的主瓣分别指向θ=±55°,3 dB波瓣宽度均为110°,工作频段内增益为7.3~7.7 dB,调节反射板的尺寸可以改变天线的主瓣指向。对该天线进行了实际制作和测量,实测结果和仿真结果较吻合。该天线可以用于智能通信系统。     

同轴波导自由电子激光放大器的粒子模拟

采用PIC模拟方法对同轴混合铁磁摇摆器自由电子激光器进行了研究,分析了等离子体填充对其性能的影响。粒子模拟结果表明,这种同轴摇摆器结构FEL在工作电压较低(205 kV)的情况下仍可以得到较好的放大输出,效率达到27.3%,饱和功率达到兆瓦级;等离子体填充对器件的性能有一定的影响,改善了束流传输特性。     

一种双频微带贴片天线的设计

在矩形微带辐射贴片的设计基础上,通过选择合适的50Q同轴线的馈电位置,设计了一个双频微带贴片天线,工作于1．3GHz及1．8GHz频段。基于ANSOFT公司HFSS三维仿真软件,对天线尺寸进行设计,并通过合适的馈电位置实现与微带线之间的匹配,降低天线的回波损耗。结果表明：端口散射参数s11表明天线在1．3GHz及1．8GHz表现小的回波损耗,该方法可为实际双频天线的设计提供指导。     

110 GHz回旋振荡管高频结构优化设计研究

基于广义传输线理论,得到描述谐振腔和注-波互作用特征参数的一阶传输线方程组;编写了冷腔和热腔模拟程序。利用自编程序和专业电磁仿真软件对同一折线渐变结构谐振腔的特征参数做模拟计算,证实了自编程序的可靠性。在工作模式选用TE_22,6时,利用自编程序对两种110 GHz回旋振荡管谐振腔结构（折线渐变结构和圆弧渐变结构）中的模式纯度和注波互作用效率进行了模拟计算研究。结果表明,相对于折线渐变结构,圆弧渐变谐振腔的模式纯度可提高约4.7 dB,互作用效率提高约4%。在注电压96 kV,注电流40 A,互作用磁场约为4.41 T时,圆弧腔回旋振荡管在110.1 GHz输出功率超过1.9 MW,效率约为50%。     

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。     

空气中产生太赫兹波过程有关离化机制的理论模拟

在利用光电流模型模拟空气中太赫兹辐射的过程中,飞秒激光首先将大气离化,离化后的电子在外场下加速,产生一定量的太赫兹波。当飞秒激光的能量达到一定强度时,离化过程变得复杂,可发生多阶离化,并在产生离子数中扮演重要角色,尤其是二阶离化作用突出。文章重点讨论二阶离化对产生离子数的贡献。