MNZ超材料的电磁特性

主要围绕磁导率接近0的MNZ超材料,通过理论分析和数值模拟方法对MNZ材料的电磁特性进行了研究。针对线源置于二维MNZ材料内部的情况,通过理论详细分析了在MNZ材料和空气交界处的阻抗匹配特性和传播常数的连续性,基于有限元数值方法模拟验证了电磁场在MNZ材料边界处的等幅同相特性,从而实现了均匀平面波的传播特性。同时,考虑到将线源置于空气中有助于辐射出电磁能量,通过数值模拟分析了电磁波由空气入射到MNZ材料的电磁特性,发现在特定极化条件下,只能当电磁波波前与MNZ材料边界平行时,才能较好地实现阻抗匹配,从而基于MNZ材料实现新颖的辐射特性。     

改进型COBRA透镜天线的设计

 设计了X波段COBRA透镜型天线，利用电磁波在不同介质传播速度的差异，通过放置于圆锥喇叭口径处不同厚度的介质透镜改变TM₀₁模不同扇区的相位，从而改变TM₀₁模在普通喇叭口径处的轴对称分布，将轴对称的口径场分布转换为线对称，进而实现线极化或圆极化的轴向辐射。通过添加匹配介质，减小介质对微波的反射和驻波特性的影响；延伸喇叭到透镜边缘，使移相过程在波导内完成，有效地控制了电磁场模式。天线增益在中心工作频率为9.3 GHz时为19 dB，口径效率25%，辐射效率大于90%，反射系数小于1.3，轴比小于2 dB, 3 dB相对带宽大于30%，几乎可以覆盖整个X波段。     

螺旋型爆磁压缩脉冲发生器电阻及磁通损失的数值计算

基于电流和磁扩散方程,讨论了螺旋型爆磁压缩脉冲发生器(MFCG)中的电阻与磁通损耗问题,将相关的接触电阻模型、欧姆电阻的趋肤效应与邻近效应模型具体应用到2维爆轰磁流体力学程序MF-CG-Ⅳ中,进一步完善了程序的物理功能。并选用美国德克萨斯理工大学简单绕制的螺旋型爆磁压缩脉冲发生器的实验结果对新增模块进行了考证,计算结果符合物理规律,且与实验测量吻合较好。     

一种高功率宽带回旋行波放大器

 研究了一种X波段高功率宽带回旋行波放大器，它由改变了局部周期的矩形盘荷波导组成，并采用锥化引导磁场和盘的高度来提高增益和带宽。分析了器件的线性特性。利用全电磁（PIC）三维模拟程序EMC进行了数值模拟，结果表明：可以得到功率介于88~103kW，相对带宽介于16.63%~24.11%的不同微波输出。     

一种柱-锥盘荷波导的色散关系

 导出了柱-锥盘荷波导的色散方程，并通过数值计算分析了这种慢波结构的几何参数对相对论行波管运行频率和通带的影响，与柱形盘荷波导相比，这种慢波结构的上截止频率高于柱形盘荷波导,因此，可以得到较高的运行频率和较大的通带,为设计这种慢波器件提供了依据。     

一种带孔箔聚焦可重复运行的分离腔振荡器

 设计了一种有孔箔聚焦电子束的高功率分离腔振荡器，并对其进行了理论和数值研究。这种器件采用孔箔聚焦电子束，可以增加重复运行的次数，有效延长导电薄膜的寿命，而且不需要外加磁场聚焦电子束，波束相互作用区短，功率容量大，结构简单，输出信号稳定。还设计了电子束收集极来减小反射电子对器件的影响。对同一器件使用不同电压和电流的电子束，可以得到从50~900MW功率的微波输出。     

箔-聚焦的强流电子束的平衡与稳定特性

 通过箔 聚焦的电子束的包络方程研究了电子束的平衡与稳定特性，从而得到了能够传输的电子束的参数与箔之间距离和波导半径之间的关系。