MILO中场不稳定性的非线性发展及混沌行为

 以磁绝缘传输线振荡器中电子运动和辐射场演化方程为基础，分析了场与电子相互作用过程中的不稳定性。这种不稳定性的发展导致场出现极限环振荡和混沌。在软非线性区域，辐射场表现为不连续的极限环振荡；在硬非线性区域，辐射场表现为连续的混沌行为。控制失谐量可加速或抑制这些不稳定态的出现。优化和调节参数可控制器件的运行状态, 获得较高的输出功率。     

磁绝缘传输线振荡器中辐射场的非线性行为

 导出了磁绝缘传输线振荡器(MILO)中辐射场的非线性演化方程，并讨论了在临界值点附近可能出现非线性不稳定解的条件。结论是：(1)非线性增长速率与线性增长速率的比值g<1.2，且远离g+γ=1(γ为非线性相位增长率与线性相位增长率的比值)点时，出现非稳定解的失谐量临界值很小，而线性增长速率临界值临界值很大，容易出现非稳定解；(2)当g≥1.2时，任意小的失谐量都可以使场出现非稳定解；(3)线性增长速率越大，越不容易出现非稳定解。     

磁绝缘传输线振荡器中次级电子倍增效应的高模分析

 以磁绝缘传输线振荡器(MILO)中次级电子倍增效应物理图像为基础,对MILO中发生次级电子倍增效应的各阶共振模进行了计算和分析。结果表明：与基阶共振模相比,高阶共振模发生次级电子倍增效应的敏感区域要小得多,对次级电子倍增效应起主要作用的是基阶共振模;减小或抑制次级电子倍增效应,主要应考虑控制基阶共振模的电子倍增作用。     

基于JASMIN并行框架的2.5维粒子模拟程序NEPTUNE2D的研制北大核心CSCD

介绍了2.5维自主研制的并行电磁粒子模拟程序NEPTUNE2D初步研发情况。该程序基于JASMIN并行自适应结构网格支撑框架研制,并行效能高,可扩展性强,且支持动态负载平衡;采用新型PIC算法替代传统算法,避免求解泊松方程修正电场,更适用于大规模并行计算;程序支持r-z坐标系下的器件仿真,可应用于高功率微波器件、电真空器件的快速模拟设计。该程序现已完成电磁场更新、粒子推进、电磁场注入/引出、粒子发射/吸收等基本物理功能模块的研制,并通过同轴线、圆波导、同轴二极管及无箔二极管算例模拟验证了模块的正确性。最后,应用NEPTUNE2D程序设计了一个高效同轴相对论返波管,给出了粒子模拟结果和并行性能测试结果。     

磁存储器环形带切口结构自由层磁化反转的微磁模拟

针对基于磁性隧道结的赝自旋阀磁随机存储器, 使用带斜面切口环形结构自由层, 抛弃采用厚度改变矫顽力的方式, 降低了磁性隧道结的面积电阻, 改进了垂直电流磁随机存储器. 通过集成工艺中淀积的二次效应生成磁环的切口, 利用微磁学方法计算分析了自由层的磁化反转特性, 结果表明该模型具有低串扰、低面积电阻、高磁阻率以及较强的抗干扰性能. 关键词： 自由层结构 磁化翻转 微磁 VMRAM     

氢原子束在大气长程传输中自剥离效应研究

氢原子束在大气传输时,束流粒子与大气粒子碰撞电离形成的大气剥离效应,以及和大气剥离产生次级粒子碰撞电离形成的自剥离效应,是造成氢原子束能量损失的重要机制。考虑到自剥离效应成因复杂,虽然目前已有一些理论方面的研究结果,但对其发生机理和对束流损失效果尚未有实验或数值模拟方面的工作,因此,通过对自剥离效应的发生机理和对束流损失的影响进行分析,进一步完善了自剥离效应理论,在通过束流传输方程验证了粒子云网格-蒙特卡罗法对氢原子束大气传输仿真模拟适用的基础上,将仿真结果与自剥离理论进行了对比,验证了自剥离效应理论的适用性。模拟结果表明,自剥离效应是由束流被大气电离产生的带电次级粒子团在地磁场的影响不停地穿越束流导致的,且自剥离效应的强弱与原子束的密度有关,束流密度越大,自剥离效应越强,对束流的影响越大。     

增强光子晶体谐振腔模式选择性的方法分析

在分析计算金属光子晶体的正三角形晶格TE模式的色散特性、全局带隙分布图的基础上,针对TE04模光子晶体谐振腔中仍有较多的模式竞争且金属柱半径较小的问题,结合模式分布特点图,通过优化和选择工作点的位置,将TE04中的竞争模从5种减少为2种,大幅度降低了TE04工作模式中的模式竞争,并且增加了晶格常数和金属柱半径,使之能够承受更大的热损耗,有利于提高腔体功率容量。仿真验证了数值计算的正确性并得出了完整的TE04场分布。     

加载电磁带隙结构的阶梯型微带天线设计及分析

为了减弱大气摩擦引起的高温损伤,航空飞行器雷达天线一般都会加装天线罩或介质窗,将电磁带隙(EBG)结构的禁带特性和阶梯型微带天线的带宽及良好的匹配特性相结合,设计了一种含介质窗的EBG结构阶梯型微带天线,并计算分析了天线的辐射特性及介质窗对辐射特性的影响。结果表明:EBG结构产生的带隙能够制约天线表面波的传播,改善天线的带宽和增益性能,且当介质窗存在时,该结构亦可降低天线与介质窗间的互耦效应。这为含介质窗的EBG结构阶梯型微带天线的设计和应用提供了一定理论参考。     

行波管放大器的非线性混沌特性

以一组非线性方程为基础,从混沌动力学角度,通过计算电子的相空间轨道和辐射场的时空分布图谱,简要分析了行波管放大器的时空混沌特性,计算了行波管输出功率的演化。计算结果表明:行波管放大器辐射场与电子束是一个非线性相互作用的耗散系统,其参数影响整个系统的行为演化,当电流和失谐量等参数变化并超过一定阈值时,系统出现时空混沌特性,输出具有连续的宽频谱性。     

行波管放大器中辐射场的极限环振荡和混沌

以行波管放大器中辐射场的非线性不稳定阈值分析为基础，对辐射场从频率分叉到混沌的演化过程和不同区域这些非线性不稳定态的时间特性和频率特性进行了研究.在“软”非线性区域，辐射场表现为极限环振荡和频率分岔，频谱是离散的且相对于载波频率是不对称的.这种不稳定是阵发性的，适当的调节控制参量，可使器件工作在所需的定态或极限环振荡态上；在“硬”非线性区域，辐射场表现为非周期的随机振荡和频率混沌，频谱连续且频带很宽，场幅值较大的成分集中在接近于零频的低频范围里.这种不稳定是连续性的，不能通过调节参量来消除. 关键词： 行波管 辐射场 分岔 极限环 混沌