1THz回旋管双阳极磁控注入电子枪的分析及设计

基于电子光学理论,通过编程进行大量的数值计算,设计了一支用于1THz回旋管的双阳极磁控注入式电子枪.对双阳极磁控注入电子枪的计算及设计进行了阐述,并对1 THz回旋管电子枪中高磁压缩比(f_m=125)可能导致电子反转的问题进行了详细的分析和模拟.通过对电子枪进行了仿真和优化,最后计算和设计了一支速度比适中(α=1.3),速度零散较小(Δβ<8%) 的电子枪.     

94 GHz回旋管准光模式变换器设计

基于几何光学理论和矢量绕射理论,研究了将回旋管及其他高功率微波器件的振荡输出模式转换成准光高斯波束的模式变换器,采用伏拉索夫(Vlasov)辐射器和三级准光反射面实现了准高斯模TEM₀₀的横向输出.研究了Vlasov辐射器的工作机理,运用矢量绕射理论计算出波导辐射场,口面电流分布的方法计算反射面辐射场.通过编写程序设计了将94 GHz,模式为TE₆₂的毫米波转化为准光高斯波束的内置式准光模式变换器. 关键词： 94 GHz回旋管 内置式准光模式变换器 Vlasov辐射器 矢量绕射理论     

等离子体鞘层中电磁传输特性的数值仿真和实验验证

采用Z变换时域有限差分(Z-FDTD)数值模拟方法,研究了电磁波在非均匀等离子体中的传输特性。在此基础上,对L波段(1.575GHz)电磁波,在等离子峰值密度为1011/cm3且沿径向呈Bessel函数分布的柱形等离子体源下,进行了2,4,6,8,10cm厚度下的传输特性实验,得到电磁波衰减分别为9,15.8,24.9,36.4,45.5dB,并与仿真结果对比,吻合良好。     

毫米波在等离子体中的衰减特性研究

为了研究毫米波与等离子体的相互作用,采用时域积分法对毫米波在等离子体中传输时的衰减特性进行了仿真,初步研究了毫米波在等离子体中传输时的衰减值与等离子体密度、碰撞频率及其工作频率之间的关系.通过理论结果和仿真结果的分析比较,验证了仿真可以为理论研究提供数据支撑的可行性. 关键词： 毫米波 等离子体 时域积分法 衰减     

电磁波在非均匀磁化的等离子体鞘套中传输特性研究

采用流场模拟软件模拟了十一组分RAM-II飞行器表面等离子体鞘套的分布,提取了四个典型飞行高度、飞行状态下的等离子体鞘套的分布信息.然后根据RAM-II飞行器等离子体鞘套数据,利用计算色散介质的Z变换FDTD方法主要计算了电磁波在四个不同高度处等离子体鞘套中的功率反射系数和功率透射系数.此外,根据目前可以做出的磁场强度的大小,对四个不同高度下的非均匀等离子体鞘套层按距飞行器表面的距离进行相应的非均匀磁化.由于左旋极化波和右旋极化波在磁化等离子体中的传输特性不同,最后对比了左旋极化波、右旋极化波在非磁化和磁化情况下的传输特性,对飞行器导航通信磁窗天线的设计给出建议.     

准光模式变换器研究与设计

研究了将回旋管及其他高功率微波器件的振荡输出模式转换成准高斯波束的准光模式变换器,实现了准高斯模TEM00的横向输出。利用几何光学分析了模式在波导中的传播,进一步分析了伏拉索夫（Vlasov）辐射器的工作机理,运用矢量绕射理论计算出辐射场; 通过编程设计了将94 GHz、模式为TE62的毫米波转化为准高斯波束的准光模式变换器。结果表明:通过设计Vlasov辐射器和两级反射镜,可以在窗口处得到准高斯波束, 整个系统的功率效率达到87.5%。     

电磁波在时变磁化等离子体信道中通信性能的实验研究

本文首先利用5.8 GHz微波实际测量了辉光放电等离子体源电子密度和碰撞频率随时间的变化规律. 然后搭建实验平台, 测试了多种通信调制体制的信号经过该等离子体源后的误码率, 实验发现BPSK调制方式的信号在该时间变化的等离子体信道中通信误码率最小. 最后加入磁场, 实验测试了L波段(1.5 GHz) BPSK调制信号和S波段(2.5 GHz) QPSK信号在该磁化等离子体中的衰减、相移以及眼图和星座图的变化, 通过与非磁化情况下对比发现, 加入磁场后, 信道的通信性能有所改善, 误码率显著降低, 可以有效地缓解时变等离子体引起的幅度和相位上的寄生调制效应.     

改进型准光模式辐射器

 应用几何光学理论分析了模式在圆柱波导中的传播,利用耦合波理论分析了各个模式在波纹波导中相互转化以及稳定时的相对功率,设计了170 GHz,模式为TE22,6的毫米波通过波纹波导将其一部分能量转换到其它8个卫星模式上,通过编写程序并进行大量优化得出了耦合出的模式和稳定时的相对功率大小,并使它们各个模式场分布在辐射器螺旋切口上叠加成准高斯波束,设计出辐射器的长度少于150 mm,得到准高斯波束在辐射器螺旋切口上叠加的等势图,实现了直接利用这些准高斯波束的目的。