微秒脉冲下极性效应对碳酸丙烯酯击穿场强的影响

通过对比碳酸丙烯酯在针板电极间距分别为0.5、1.0和2.0 mm下的击穿电压大小的实验,研究碳酸丙烯酯的极性效应.实验设备包含一个充电时间在5～20毫秒的电容储能型脉冲型脉冲功率源和一个内置针板电极的击穿试件. 每一组的击穿电压通过示波器显示记录. 三组不同间距下的击穿实验数据表明碳酸丙烯酯的正电极击穿场强高于负电极击穿场强,并且击穿场强随着电极间距的增大而增 大. 对碳酸丙烯酯针板电极的击穿进行了仿真模拟实验. 基于实验结果对碳酸丙烯酯的极性效应给出了相应的解释.     

改进型低阻类膜片加载同轴渡越时间振荡器

采用2.5维粒子模拟软件对改进型低阻类膜片加载同轴渡越时间振荡器进行了研究。研究结果表明:提取腔工作于类模场时，具有较高的束波互作用效率；引入渐变型输出波导，提高了提取腔内微波向外耦合输出的能力；通过加载感性支撑杆，一方面对金属膜片起支撑固定作用，另一方面可以及时将膜片上的感应电荷导流至接地外筒、从而降低间隙附近的空间电荷效应，以增加可提取的束动能。经优化设计，该结构在二极管电压为530 kV，二极管电流为12.9 kA、外加导引磁场为0.5 T的条件下，输出微波功率2.74 GW，微波频率7.76 GHz，束波功率转换效率达40%。     

低过模高功率微波方圆模式转换器设计

 设计了一种结构简单的高功率微波方圆模式转换器,可以实现圆波导TM₀₁模式与矩形波导TE10模式之间的相互转换。转换器工作在C波段,中心频率4.1 GHz,其输入端口和输出端口相互垂直。计算和仿真结果表明:中心频率处该模式转换器的转换效率可达99%,回波损耗小于-20 dB,转换效率大于90%的带宽大于0.2 GHz。转换器整体3维尺寸都只有10 cm左右。     

紧凑型MV级强流加速器输出开关

 介绍了一种水介质脉冲形成线强流电子束加速器的输出开关的设计和实验结果。水介质脉冲形成线为单同轴螺旋结构，阻抗约9 Ω，充电电压为1.2 MV，匹配负载输出电压600 kV，脉冲宽度100 ns，形成线长度1.1 m，最大外径35 cm。输出开关采用简单的自击穿火花开关形式，主要采用了以下设计原则：（1）电极间隙的场增强因子小于1.4，使SF6的击穿电压 压强曲线尽可能线性；（2）电极间平均场强300 kV/cm，大于材料沿面界面场强的3倍以上，避免发生沿面闪络；（3）控制各结合点的场强，使其小于30 kV/cm；（4）减少开关室的体积，以保证最大的机械强度。该开关结构紧凑，总长度为12 cm，电感小于100 nH、击穿电压和气压的线性关系好，可在0.3~1.2 MV的较宽范围内调节。实验中开关运行稳定可靠，达到了设计要求。     

双波段相对论返波振荡器模拟研究

 提出了一种采用单电子束实现C波段和X波段微波同时输出的新型相对论返波振荡器，该器件的束波作用区为中间用渐变段隔开的两段盘荷结构。使用Karat软件进行了2.5维全电磁粒子数值模拟，在工作电压为1 MV，电流为8 kA，导引磁场为3 T的条件下，输出微波功率大于1 GW，功率效率约为15%，输出的微波频率分别为5.42 GHz和9.58 GHz，二者频谱幅度相差2.17 dB，模式为TEM模。     

透反区响应时间相等的双盒厚透反液晶显示器

提出了一种透反区响应时间相等的双盒厚透反液晶显示器。该透反液晶显示器在透射区采用了强锚定能边界条件,以缩短其响应时间;在反射区采用了弱锚定能边界条件,以增加其响应时间;采用过压驱动技术,使透反区的响应时间相等。分析了该透反液晶显示器的结构和原理,设计了透射区和反射区的边界锚定能,计算了响应时间和电光特性,得到了透反区响应时间相等,且具有良好电光特性的双盒厚透反液晶显示器。     

毫米波回旋速调管放大器的自洽非线性数值模拟

为了实现回旋速调管放大器的快速设计,基于经典的回旋管的稳态单模非线性理论方法,开展了回旋速调管放大器的束波作用效率的理论模拟研究。由于单模理论无法匹配回旋速调管放大器的输入腔、中间腔两端的突变边界条件,所以输入腔与中间腔都只能采用给定场法进行求解。回旋速调管的输出腔的功率输出端通常采用缓变结构,这种腔体可以采用单模自洽理论进行求解。对两腔毫米波回旋速调管放大器进行了理论模拟,并与商业粒子模拟软件的结果进行对比,验证了该数值理论模拟方法的有效性。     

螺旋波纹波导被动式脉冲压缩模拟研究

研究了一种基于螺旋波纹波导特殊色散特性对输入微波脉冲进行压缩的新方法。利用3维全电磁粒子模拟软件对X波段螺旋波纹波导进行了建模,模拟分析了该波导的特殊色散特性及提高功率增益的方法,并将已有模型脉冲压缩增益提高了6.65。模拟结果表明:通过优化输入微波的频率调制特性,可以获得更加符合被动式脉冲压缩所需要的调频形式;采用改进后的椭圆波导,可以得到更有利于被动式脉冲压缩的本征模式;通过延长渐变段长度,可以减少规则段和渐变段之间不均匀性造成的微波反射,从而实现更高的脉冲压缩增益。     

低阻无箔渡越辐射振荡器励磁系统

为开展L波段低阻无箔渡越辐射高功率微波发生器的单次实验,设计了一种满足需要的电容器储能脉冲磁场系统。系统储能电容5.4 mF,设计的螺线管线圈长45 cm,其理论电感和电阻值分别为42 mH和0.66 。基于该设计,绕制了磁场线圈并搭建了实验平台,线圈实际电感和电阻值分别为40 mH和0.61 。目击靶实验进一步证实了励磁系统产生的导引磁场能够较好地约束电子束。     

Ku波段同轴渡越辐射振荡器的数值模拟

当传统高功率微波器件向高频段拓展时,器件尺寸的缩小将造成空间极限电流及功率容量的减小。基于此提出一种Ku波段同轴结构的渡越辐射振荡器。通过引入同轴结构,器件内部的空间极限电流及功率容量得到了有效提升。调制腔采用三谐振腔结构,与两腔结构相比,调制电子束的能力明显增强。采用高频场软件对调制腔和输出腔进行了冷腔分析。利用2.5维粒子模拟软件对Ku波段同轴渡越辐射振荡器进行了数值模拟,在导引磁场0.6 T、二极管电压392 kV、电流15.2 kA的条件下,在中心频率为14.184 GHz处获得1.2 GW的高功率微波输出,功率转换效率达20%。