X波段六腔渡越管振荡器的高频特性研究

从麦克斯韦方程出发,采用时域有限差分法（FDTD）和离散傅里叶变换（DFFT）相结合的方法,通过数值计算得出了六腔开放式谐振腔中前四个谐振频率和场分布,计算出的谐振频率与实验测量结果基本相同。比较了开放腔和封闭腔谐振频率,验证了TEM波吸收边界条件,并在实际编程计算中得以应用。计算结果为六腔渡越管振荡器的机理研究提供了依据。     

X波段五腔渡越管振荡器的高频特性研究

 从麦克斯韦方程出发，采用时域有限差分的方法，对X波段五腔渡越管振荡器的谐振腔进行了高频特性研究，给出了该谐振腔中的TM₀₁模的非π模式的本征频率、Q值以及对应的场分布，并用实验冷测法测出了谐振腔的谐振频率与Q值。数值计算与实验结果比较一致，说明了该高频特性研究结果的可靠性。     

C波段磁绝缘线振荡器开放腔高频特性分析

 建立了C波段磁绝缘线振荡器开放腔模型,通过监测宽带激励源的响应计算出开放腔的谐振频率和有载品质因数。用时域有限差分法计算了不同的径向位置一个周期内的径向电场随纵向距离的变化。计算表明：0~4.1 cm区电场很小但不为零;4.1~11.5 cm区域电场呈现驻波特性;在11.5~20 cm区域电场分布比较复杂,表现两个性质,一是驻波场过渡到行波场,二是从周期性加载圆柱谐振腔的TM00模过渡到同轴线的TEM模;在20~36.85 cm区域电场每经过1/4周期向右传播1/4波长,表现出行波特性。由此根据该计算结果将开放腔中的场从左到右分成4个区：截止区、驻波区、过渡区和行波区。最后根据定义计算了开放腔的固有品质因数和有载品质因数。     

C波段磁绝缘线振荡器开放腔高频特性分析

建立了C波段磁绝缘线振荡器开放腔模型,通过监测宽带激励源的响应计算出开放腔的谐振频率和有载品质因数。用时域有限差分法计算了不同的径向位置一个周期内的径向电场随纵向距离的变化。计算表明：0~4.1 cm区电场很小但不为零;4.1~11.5 cm区域电场呈现驻波特性;在11.5~20 cm区域电场分布比较复杂,表现两个性质,一是驻波场过渡到行波场,二是从周期性加载圆柱谐振腔的TM00模过渡到同轴线的TEM模;在20~36.85 cm区域电场每经过1/4周期向右传播1/4波长,表现出行波特性。由此根据该计算结果将开放腔中的场从左到右分成4个区：截止区、驻波区、过渡区和行波区。最后根据定义计算了开放腔的固有品质因数和有载品质因数。     

X波段五腔渡越管振荡器的理论与实验研究

 提出了一种新结构的X波段五腔渡越管振荡器，进行了理论和实验研究。根据场分布进行了一维非线性分析，结果表明该结构可以产生高功率微波，并判断了工作模式，为TM₀₁模的3π/5模。采用粒子模拟验证了一维非线性分析的结论，并优化设计出五腔渡越管振荡器,优化结果为：输出功率约1 GW， 工作频率9.3 GHz，束波转换效率约22%。实验中，通过参数调节，得到频率约9.25 GHz，峰值功率约780 MW，脉宽（半高宽）21 ns的输出微波，束波转换效率约为16%。实验结果与模拟结果基本符合。     

X波段五腔渡越管振荡器的理论与实验研究

提出了一种新结构的X波段五腔渡越管振荡器,进行了理论和实验研究。根据场分布进行了一维非线性分析,结果表明该结构可以产生高功率微波,并判断了工作模式,为TM01模的3π/5模。采用粒子模拟验证了一维非线性分析的结论,并优化设计出五腔渡越管振荡器,优化结果为：输出功率约1 GW, 工作频率9.3 GHz,束波转换效率约22%。实验中,通过参数调节,得到频率约9.25 GHz,峰值功率约780 MW,脉宽（半高宽）21 ns的输出微波,束波转换效率约为16%。实验结果与模拟结果基本符合。     

X波段五腔渡越管振荡器的理论与实验研究

提出了一种新结构的X波段五腔渡越管振荡器，进行了理论和实验研究。根据场分布进行了一维非线性分析，结果表明该结构可以产生高功率微波，并判断了工作模式，为TM01模的3π/5模。采用粒子模拟验证了一维非线性分析的结论，并优化设计出五腔渡越管振荡器,优化结果为:输出功率约1 GW， 工作频率9.3 GHz，束波转换效率约22%。实验中，通过参数调节，得到频率约9.25 GHz，峰值功率约780 MW，脉宽（半高宽）21 ns的输出微波，束波转换效率约为16%。实验结果与模拟结果基本符合。     

径向三腔渡越时间振荡器高频特性分析

 研究了径向三腔渡越时间振荡器的高频特性,提出了一种近似求解方法,获得了各模式的频率以及场分布特性,并进行了数值模拟验证。近似求解所得的谐振模式的频率与数值模拟的结果基本一致,而模式场的振幅有误差。对近似方法进行了误差分析,结果表明:场振幅的误差随谐振腔径向长度与平均半径之比的减小而减小,该比值小于0.3时,场振幅的相对误差小于5.4%,比值大于1时,该方法不适用。     

X波段五腔渡越管振荡器的理论与实验

随着脉冲功率技术和等离子体物理的不断发展，出现了一类基于电子束在谐振腔中的渡越时间效应的渡越辐射机制来产生高功率微波的器件。该类微波器件的起源是单腔管(TTO)，近年来，美国科学家提出了分离腔振荡器(SCO)，后来又研制出超级后加速振荡器（Super-Reltron)（通过对这些器件的研究，提出并仔细研究了基于渡越时间效应的渡越管振荡器。     

X波段渡越管振荡器的实验研究

论述了在sinus-700加速器上进行的X波段渡越管振荡器的实验研究.在实验中,首先对加速器进行了调节,使其能够稳定运行;然后对影响器件运行的各个参数进行了调试,得到各参数的比较合适的值,其中1/4波长支撑的长度为8mm、磁场的大小为1.85T、二极管电压的大小为700kV、二极管阴极结构为倒圆的环形阴极头,最后得到微波频率为9.18GHz,微波功率为1.5GW,脉宽为26ns,效率达31%左右.     

磁绝缘线振荡器谐振腔的高频特性研究

 利用数值方法计算了磁绝缘线振荡器(MILO)主慢波结构谐振腔和扼流腔的谐振频率和场分布。结果表明：当主慢波结构腔内半径为4.6 cm,扼流腔内半径为4.2 cm,阴极半径为3 cm时,MILO工作在3.6~4.4 GHz频率范围,扼流片可以阻止微波功率向脉冲功率源泄漏,这有利于提高器件微波输出的功率;4.5~4.9GHz频段为慢波结构的阻带,微波在该频段截止。计算了C波段MILO开放腔的谐振频率,当模式分别为3π/8,π/2,5π/8,3π/4时,其谐振频率分别为3.18,3.76,4.00,4.11 GHz;并通过实验测出了开放腔的谐振频率,其相应的值分别为3.80,3.94,4.08.4.18 GHz, Q分别为194,143,231,468。数值计算的谐振频率与实验测出的频率基本一致。     

磁绝缘线振荡器谐振腔的高频特性研究

利用数值方法计算了磁绝缘线振荡器(MILO)主慢波结构谐振腔和扼流腔的谐振频率和场分布。结果表明：当主慢波结构腔内半径为4.6 cm,扼流腔内半径为4.2 cm,阴极半径为3 cm时,MILO工作在3.6~4.4 GHz频率范围,扼流片可以阻止微波功率向脉冲功率源泄漏,这有利于提高器件微波输出的功率;4.5~4.9GHz频段为慢波结构的阻带,微波在该频段截止。计算了C波段MILO开放腔的谐振频率,当模式分别为3π/8,π/2,5π/8,3π/4时,其谐振频率分别为3.18,3.76,4.00,4.11 GHz;并通过实验测出了开放腔的谐振频率,其相应的值分别为3.80,3.94,4.08.4.18 GHz, Q分别为194,143,231,468。数值计算的谐振频率与实验测出的频率基本一致。     

双间隙谐振腔的高频分析

从麦克斯韦方程组出发,运用电磁场的匹配条件,导出了双间隙谐振腔等效周期结构横磁模的色散关系及场分布表达式。然后通过数值计算,求出了双间隙谐振腔的谐振频率和场分布,并分析了谐振腔的结构尺寸对频率的影响,为C波段双间隙输出腔的设计提供了理论依据。     

非均匀三腔谐振腔高频特性的数值分析

 用SUPERFISH程序对非均匀三腔谐振腔的高频特性进行了数值分析。分析了各腔长度的变化对类TM₀₁₀ 2π/3模式及其频率、各腔纵向场分量Ez大小及Ez径向分布的影响。结果表明：当各腔长度变化时，该模式只在一定范围内存在，且频率变化不大，频率的最大值和最小值相差小于4%；当该模式存在时，第一腔长度越小，则第一腔的纵向场分量越大；当第一腔长度不变时，第三腔的纵向场分量随着第二腔长度的增大而增大，而第一，二腔纵向场分量则随之变小；各腔长度变化对纵向场分量的径向分布影响很小。     

激光辐照下非稳腔镜变形对激光模式的影响

 分析了正支虚共焦非稳腔中腔镜变形对激光模式的影响,采用时间离散化、快速傅里叶变换（FFT）和有限元分析(FEA)方法解决腔镜变形和激光模式两者之间的耦合问题。计算结果表明,随着激光器工作时间的增加,腔镜温升和变形相应增大,谐振腔模式变差,输出光场相位均匀性变差,呈现散焦现象,输出光束质量下降。实验验证了激光器输出光束质量随出光时间的延长而逐渐变坏。     

FDTD结合DFT分析宽频高功率微波大气传播

联立麦克斯韦方程与电子流体方程,用时域有限差分法(FDTD)模拟高斯型和阻尼正弦型等宽频高功率微波(HPM)的大气传播.在每个时间网格上,根据窄带脉冲的电子速度,通过离散傅立叶变换(DFT)方法求解出宽频脉冲的等效电场,将等效电场和压强代入电离参数公式,使电离参数随空间网格不断更新,提高计算准确性.结果表明,宽频HPM脉冲幅值、脉宽以及海拔高度等参数对大气击穿有明显的影响;大气击穿导致尾蚀效应;随着传播距离的增加,宽频HPM脉冲的尾部衰减加剧,脉宽缩短,引起宽频脉冲的频谱出现展宽、分裂及中心频率移动等现象.     

激光辐照下非稳腔镜变形对激光模式的影响

分析了正支虚共焦非稳腔中腔镜变形对激光模式的影响,采用时间离散化、快速傅里叶变换（FFT）和有限元分析(FEA)方法解决腔镜变形和激光模式两者之间的耦合问题。计算结果表明,随着激光器工作时间的增加,腔镜温升和变形相应增大,谐振腔模式变差,输出光场相位均匀性变差,呈现散焦现象,输出光束质量下降。实验验证了激光器输出光束质量随出光时间的延长而逐渐变坏。