用于磁约束核聚变电子回旋共振加热系统的兆瓦级回旋管

磁约束核聚变能是目前人类认识到可以根本解决人类能源问题的重要途径之一。电子回旋共振加热(ECRH)和电流驱动(ECCD)是核聚变装置等离子体温度达到约1亿度稳定聚变条件的主要加热方式。而回旋管是ECRH系统高功率微波源的核心器件。本文针对磁约束核聚变能ECRH系统所需的高功率微波源介绍了国内外兆瓦级回旋管的技术发展、研究现状和发展趋势,并探讨了回旋管的未来研究方向。     

直径渐变的波纹圆波导的研究＊

本文从麦克斯韦方程出发,推导出了直径均匀渐变的波纹圆波导中模式耦合的积分公式,并进而导出了这种波纹波导中各种模式间耦合系数的明确显式。     

螺旋波纹波导回旋行波管的模式耦合机制

从波导的等效边界条件出发,结合波导的激发方程组,通过数学推导说明了螺旋波纹波导回旋行波管的模式耦合机制。TE_1,1模会在螺旋波纹波导中耦合出TE_-2,1模,并且通过计算说明TE_-2,1模主要和TE_1,1模的空间-1次谐波发生耦合。     

94GHz二次谐波回旋管波纹波导模式转换

在耦合波理论的基础上,详细讨论了3mm二次谐波渐变复合腔回旋管内置TE03—TE02—TE01模式转换器,并使模式转换器兼作回旋管的收集极.采用波纹波导结构和不同的相位重匹配技术进行优化分析,得到了可靠的最优几何参量.以此结果设计出了紧凑、高效的94GH z波纹波导模式转换器,并在回旋管的热测实验中测出模式样图.     

Ku波段螺旋波纹波导回旋行波管色散特性研究

为抑制回旋行波管的自激振荡和增加回旋行波管带宽,俄罗斯G.Denisov等人提出一种新型回旋行波管结构——螺旋波纹波导回旋行波管。通过螺旋波纹波导的特殊结构使通过波导的两种模式发生耦合,耦合出一种新的工作模式,从而改变色散特性,达到抑制自激振荡和增加带宽的目的。通过螺旋波纹波导的色散方程,分析其色散曲线,从而分析螺旋波纹波导作为回旋行波管高频系统的优势。     

螺旋波纹波导回旋行波管非线性理论研究

非线性理论是一种以驻波互作用过程为对象的大信号理论,它能准确地反应电子与波的互作用过程,计算输出功率、效率等其他非线性理论问题。采用非线性理论中的自洽非线性理论和耦舍波理论对螺旋波纹波导回旋行波管进行研究,结和电子运动方程和互作用方程,反映电子运动和场的激励相互演变过程。     

波纹圆形槽波导的导体损耗特性

计及了空间谐波和槽内高阶模的影响,文中推导了波纹圆形槽波导传输主模HE(1)11的导体损耗计算公式.在一阶近似的条件下,给出了衰减常数随工作频率、波导内径和波纹凹槽内外径之比的变化曲线.结果表明,波导的纵向开槽可有效地降低波导的导体损耗.此外,随着内壁上波纹凹槽的内外径之比由大而小,衰减常数将在更大的波导内径下取得极小值,这提示器件的传输功率容量将可得到提高.     

圆形槽波导-波纹圆形槽波导模式变换器的仿真设计

应用基于有限元方法的仿真软件HFSS,分析和设计了圆形槽波导-波纹圆形槽波导模式变换器。变换器由具有渐变波纹深度的波纹圆形槽波导构成,可实现TE11到HE11的模式转换。分析表明,变换器的长度和第一个波纹的深度是影响其性能的主要因数。在保持变换器优化长度不变的条件下,调整波纹周期、增加波纹数目和波纹宽度对改善变换器的性能效果不明显。所设计的具有5个渐变深度波纹的模式变换器,在中心频率36GHz上回损可达30dB。变换器实测的结果与仿真分析之结论吻合较好。     

波纹波导极化器的分析

极化器是天线馈电系统中的重要器件,但传统的极化器带宽一般很窄。介绍了一种新型的宽带极化器(波纹波导极化器),其结构是在方波导的两壁加载横槽波纹,使波导中的2个正交模产生了90°的相位差。因而将线极化信号转化成圆极化信号。波纹波导极化器在超过30%的带宽内仍然有很好的相移特性,因此他在宽带反射面天线馈电系统中有着很广阔的应用。     

圆波导介质加载锁式铁氧体变极化器的实验研究

在实验基础上,本文给出圆波导锁式铁氧体变极化器的介质加载的研究结果．实验表明,在铁氧体环内适当加载介质,可明显提高器件的相移,而对插入损耗特性影响甚微．这一发现对改进器件性能,具有极大的实用价值     

圆波导TE01-TE11模式转换器设计与实现

基于耦合波理论的基础上,分析了TE01-TE11模式转换器的特性和半径渐变指数,讨论了中心轴线弯曲下的圆波导模式转换器,对中心频率33GHz的波导进行了模拟设计、仿真,在保证带宽的前提下,尽力降低转换器的长度和提高转换效率,最后达到了97．82％的转换效率,带宽达到2GHz。     

终端辐射开路圆波导的反射

终端开路的圆波导反射特性的估计,对于喇叭天线的设计非常重要,也可以用于复数介质材料介电常数的测量。圆波导终端开路,存在着电磁波向半无限大空间的辐射,采用模式扩展的方法对圆波导反射进行估计,引入一个大的圆波导,替代半无限大辐射空间,辐射问题转化成波导结的问题,通过模式扩展的方法进行求解,使用了复化和外推法技术从而避免了收敛慢的缺陷,改善了分析的准确性,对于不同几何形状、电气参数的情况的反射系数进行了讨论,并给出了数值结果。     

滤波筒式圆波导旋转关节的设计

对滤波筒式圆波导旋转关节进行了理论分析,并结合设计经验给出了各项结构尺寸的计算公式,然后,借助微波电磁场仿真软件HFSS对这些结构尺寸的数值做出修正,最后,通过一个C波段旋转关节的设计实例,验证了本文所述的仿真设计方法的有效性。     

波纹圆波导特征值的渐近解

波纹波导的特征方程是一个超越方程,求解的过程相当繁琐,Dragone[2,3]提出了一种求解波纹圆波导特征方程的方法,本文首次推导了波纹圆波导中HEmn、EHmn和E02模的渐近级数表达式,简化了波纹波导特征方程求解,有利于波纹圆锥喇叭的设计.     

波纹波导加载等离子体后注波互作用的线性理论

本文综合考虑了系统存在的离子通道和电子束传输的脉动性能,导得了小信号下等离子体加载波纹波导的色散方程,并具体讨论了高频系统的色散特性,研究了电磁波增长率与等离子体密度间的关系.由于考虑了电子束注入后系统的变化,这种处理方法将更加符合微波器件的实际情况.     

波导的探针激励研究

本文主要用等效电路法推导了单探针激励矩形波导和圆波导时，探针输入阻抗的表达式。同时，利用反应的概念，探讨了双探针激励波导时，探针间的互阻抗问题，以及在进行多探针激励同一波导时，输入阻抗对功率合成的影响。