完全填充手征等离子体波导的电磁波传输特性

 应用纵向分量法推导出了柱坐标系下均匀手征等离子体媒质中电磁场的横向分量与纵向分量的关系, 并导出了纵向分量满足的波动方程, 在柱坐标系下求解该波动方程并应用圆柱状导体边界条件导出了完全填充手征等离子体金属圆波导的色散方程。数值求解色散方程给出了模式色散图, 得到了新的有意义的结果。     

长周期光纤光栅中的包层模谐振

本文给出了光纤中包层模的电场形式,指出包层膜的电场形式与弱导光纤中导模的电场形式不同,对光纤中基模与包层模电场沿光纤横截面分布的重叠情况的分析表明,长周期光纤光栅除了能将HE₁₁导模耦合到HE_1p包层模外,也可以将其耦合到EH_1p包层模。基于耦合模理论的计算表明,耦合到EH_1p和EH_1,p-1包层模的耦合波长相近,对于典型的单模光纤,当p>4时耦合到这两个模式的耦合系数是可比的。     

8mm TE01–HE11高功率模式变换器的研究

 从弯曲波纹波导中广义耦合波方程出发，进行数值优化迭代，得到在8mm波段，TE₀₁–HE₁₁高功率高效率模式变换器的设计。计算中考虑了金属壁所带来的欧姆损耗，并采用了相位重匹配技术以提高转换效率。给出了一组优化设计尺寸及计算结果。     

等离子体填充盘荷波导高频特性分析

从麦克斯韦方程和流体理论出发，推导了填充磁化等离子体慢波结构的基本方程.在大磁场情况下，对等离子体填充盘荷波导的色散特性和耦合阻抗作了研究，结果表明填充等离子体使色散曲线上移，耦合阻抗提高.等离子体填充产生出模式谱非常丰富的周期性低频等离子体模式(TG模式).当等离子体密度增加到一定程度后，场模TM₀₁模的频率范围和TG₀₁模的频率范围相近，两个模式互相耦合产生出新的混合模G₁,G₂.如果相对论行波管工作在混合模上，将会产生新的工作机理. 关键词： 盘荷波导 等离子体填充 色散特性 相对论行波管     

等离子体部分填充的波纹慢波结构中电磁波色散特性

 对有限厚环形等离子体层填充的波纹慢波结构中电磁波色散特性进行了分析。研究结果表明，对于ω＞ω_p的高频TM_0n模，模式色散曲线随等离子体密度的增加而上移；ω≤ω_p的低频等离子体模为一系列呈周期变化的密度谱，部分模式能与电子注发生较强的同步互作用。等离子体模的时间增长率随等离子体密度的增加快速增加，而TM_0n模则快速减小或缓慢增加，因此在较高的等离子体密度下，高频模式可能被抑制。     

盘荷波导栏片圆弧对频率和尾场的影响

 利用变分法详尽地研究了X-波段盘荷波导中栏片圆弧对纵向模和横向模的影响,比较了不同栏片形状下加速模和横向模的频率与尾场。研究表明栏片形状对频率的影响较小,但对尾场的影响较大。在圆弧栏片和直边栏片两种情况下,最危险的EH₁₆模的尾场相差超过15%,因此栏片圆弧的作用是不能忽略的。     

椭圆手征波导的传输特性

首先给出了填充手征媒质的一般柱结构中耦合波方程的解耦过程,然后根据完备本征函数展开对椭圆手征波导中的混合模式进行了详细分析,给出具体的场表达式及色散关系.指出在与椭圆结构相关的耦合问题中,不仅存在TE与TM模式之间的耦合,还存在偶型模与奇型模式的耦合.通过数值计算对椭圆离心率以及手征导纳对色散特性的影响进行了讨论. 关键词： 椭圆手征波导 马丢函数 模式分裂     

高功率微波弯曲圆波导设计

 报道了可分别传输TM₀₁模和TE₀₁模的两种弯曲圆波导的设计方法和计算结果。研究表明：所设计的TM01模弯曲波导和TE₀₁模弯曲波导在中心频率上传输效率均超过99.5%,传输效率大于95%的带宽分别达到20.0%和14.4%;该两个弯曲波导也分别适用于传输TE₁₁模和TM₁₁模;水平极化TE₁₁模与TM₀₁模、垂直极化TM₁₁模与TE₀₁模在弯曲圆波导中传输时具有相似的传输效率和频带特性;而垂直极化TE₁₁模、水平极化TM₁₁模由于不易和其它模式耦合,在弯曲波导中传输时具有较高的传输效率。     

轴向反馈式虚阴极振荡器辐射微波模式的远场测定

 采用远场测量法测量了虚阴极振荡器波导口的微波辐射方向图及虚阴极振荡器波导口处接上TM₀₁-TE₁₁模式转换器时的微波辐射方向图,接收喇叭口面与微波辐射口之间的距离为1.00 m,满足远场条件。结果表明：两种情况下的辐射主模式分别为TM₀₁模式和TE₁₁模式,从而证实了在实验装置轴对称的条件下,轴向虚阴极振荡器的微波辐射主模式确为理论所预期的TM₂模式。对辐射模式的分析表明,TM₀₁模式纯度约为90%,TE₁₁模式的辐射功率为TM₀₁模式的5%左右;TE₂₁,TE₀₁和TM₁₁模式三者的总辐射功率较TM₀₁模式低一个量级以上,微波辐射功率大于300 MW,辐射频率为4.6 GHz左右,微波脉宽大于40 ns。     

等离子体填充波纹波导中低频模式特性分析

采用等离子体流体模型和线性场理论，导出了在强引导磁场下，一无限薄环形等离子体加载 波纹波导中电磁波传播的色散关系.数值计算并分析了在不同的等离子体填充密度下，低频 等离子体模式的色散特性和行波管的小信号增益.研究发现，低频等离子体模式可与相对论 电子束发生同步互作用使高频信号放大.同时，在无限薄环形等离子体填充条件下，波纹波 导中的低频等离子体模式严格满足Floquet定理所要求的周期性，其上截止频率不再受到等 离子体频率的限制，当密度较大时，等离子体模式还可与TM模式发生耦合. 关键词： 等离子体 波纹波导 色散关系 增益     

薄环形等离子体介质切伦柯夫脉塞

 理论分析了无限大引导磁场情况下的薄环形等离子体介质切伦柯夫脉塞。得出了通入相对论电子注时行列式形式的热腔色散方程,并求出了波增长率。针对不同等离子体密度下,对色散方程以及波增长率进行数值计算和模拟验证。研究发现与电子注作用的主要模式为低频等离子体模式中的前两个模式,随着等离子体密度的升高,脉塞中心工作频率升高、增益变大、带宽明显变宽,由模拟结果可以看出:等离子体频率为4.5×10¹⁹ m^-3时对应着最大的输出功率为80 MW,效率为19.75%,频率为15.55 GHz,继续增大等离子体密度虽然可以使输出频率进一步提高,但是同时会使输出功率迅速下降。     

Propagation characteristics of a circular waveguide filled with a chiroferrite medium

A chiroferrite is made from chiral objects immersed in a magnetically biased ferrite. A waveguide including a chiroferrite is anticipated to possess some novel features due to the presence of chirality in combination with anisotropy. In this paper, the propagation characteristics of a circular metal waveguide filled with a chiroferrite medium are investigated by an analytical procedure. The equations of relations between the transverse components and the longitudinal ones of electromagnetic fields in general chiroferrite waveguides are derived in a cylindrical coordinate system. The coupled wave equations for the longitudinal electric and magnetic fields are decoupled into two Helmholtz equations which are then solved analytically. The characteristic equation is formulated for the circular chiroferrite waveguide. Propagation constants varying with the structural and material parameters have been calculated for several lower chiral modes. A number of interesting features have been revealed by the numerical results.     

Guided modes in chiroplasma-filled perfect electromagnetic conductor parallel-plate waveguides

Theoretical analysis of electromagnetic wave propagation in a perfect electromagnetic conductor (PEMC) parallel-plate waveguide filled with a chiroplasma material is presented in this article. The derived formulations are general and can analyze perfect electric, perfect magnetic, or PEMC waveguides filled with any general isotropic/anisotropic material including plasma and metamaterials. The characteristic equation for the modes in this waveguide is obtained, and the behavior of the dispersion curves and the energy flux are examined and evaluated numerically. The results demonstrate that the chirality parameter, the plasma frequency, and the cyclotron frequency influence the behavior of the energy flux transported in the guide, in magnitude and orientation. The bifurcated mode cutoff frequencies are sensitive to the variations in the filling material parameters and likewise effected by the variations in the PEMC walls admittance parameter.     

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分析了有限磁场中激光等离子体通道周围为有耗气体介质时激光引导电磁脉冲传播的一般模式的传播特性,建立了有限磁场中激光等离子体通道引导电磁脉冲的几何模型,导出了广义柱坐标系下各向异性介质中纵向场所满足的波动方程及纵向场与横向场的关系。利用边界条件给出了有限磁场中激光引导电磁脉冲传播模式的严格特征方程,重点讨论了传播常数随等离子体参数、周围介质参数和外加磁场的变化。结果表明,有限磁场中激光引导电磁脉冲的传播特性比无磁场或外加无穷大磁场时更具有可控性。     

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分析了电磁波以任意角度入射到有限磁场中的激光等离子体通道天线(LPCA)时的电磁散射特性。根据LPCA的工作原理建立了其电磁分析模型,推导出广义柱坐标系下各向异性磁化等离子体中纵向分量所满足的波动方程和纵向场与横向场的关系,得到LPCA和周围媒质中的电磁场,利用边界切向电磁场连续,得出了散射系数方程。通过计算实例,将结果与文献结果比较,吻合较好。该研究结果预期可应用于高功率微波武器系统的研究。     

THz波段介质涂敷空芯金属圆波导的传输特性

针对THz波段介质涂敷空芯金属圆波导传输特性的精确分析问题,基于波导中场方程及边界条件建立关于传播常数的特征方程,并且采用改进的Muller法求解特征方程得到涂敷圆波导主模HE11模的传播常数。计算中对THz波段的非理想导体电导率采用经典弛豫效应模型。仿真结果表明:内径为1.8 mm的银波导,当聚苯乙烯涂敷层厚度为17 m时,HE11模在1.5~3.0 THz的衰减常数在1 dB/m以下,且具有较好的色散特性;内径为2.2 mm的银波导,在2.5 THz时其衰减常数随涂敷层厚度的增加先增大后减小,且存在最佳介质涂敷层厚度,可实现THz波低损耗传输。     

Wave propagation in parallel-plate waveguides filled with nonlinear left-handed material

A theoretical investigation of field components for transverse electric mode in the parallel-plate waveguides has been studied. In this analysis two different types of waveguide structures have been discussed, i.e., (a) normal good/perfect conducting parallel-plate waveguide filled with nonlinear left-handed material and (b) high-temperature-superconducting parallel-plate waveguide filled with nonlinear left-handed material. The dispersion relations of transverse electric mode have also been discussed for these two types of waveguide structures.     

Effects of circuit loss and space charge in gyro-travelling-wave tubes

A modified dispersion relation of a gyro-TWT using a cylindrical waveguide excited in aT E _mn -mode is derived incorporating the effect of the transverse space charge forces. The relation is subsequently studied considering the circuit losses and interpreted for the conventional TWT-type gain equation. The second harmonic operation using theT E ₀₂ cylindrical waveguide mode resonated with the second beam-harmonic mode is found to be more sensitive to the Pierce's loss and space-charge parameters for a gyro-TWT than the fundamental operation using theT E ₀₁ cylindrical waveguide mode resonated with the first beam-harmonic mode. It is established that these parameters substantially influence the device gain and must be considered for the prediction of its accurate value. Furthermore, these parameters when properly controlled can also improve the device bandwidth.