光子晶体Vlasov天线辐射特性研究

通过在Vlasov天线口径上加装金属面,再在金属面上环绕天线口径排布金属圆柱构成光子晶体,设计出一种新型的光子晶体Vlasov天线。数值仿真及实验结果均表明,光子晶体的带隙特性改善了天线的辐射特性,使得E面上的最大增益在工作频段内平均提高了2.43 dB。     

Vlasov辐射器反射特性研究

 利用矩量法导出Vlasov辐射器端口处各种模式模系数（振幅）的计算方法，并利用此方法通过数值计算研究了斜切形Vlasov辐射器的反射特性，得到了辐射器端口反射系数和斜切角度及直径波长比之间的关系。结果表明斜切形辐射器具有很小的反射系数，并从反射特性上为辐射器结构参数的选择提供了依据。     

Vlasov辐射器反射特性研究

利用矩量法导出Vlasov辐射器端口处各种模式模系数（振幅）的计算方法,并利用此方法通过数值计算研究了斜切形Vlasov辐射器的反射特性,得到了辐射器端口反射系数和斜切角度及直径波长比之间的关系。结果表明斜切形辐射器具有很小的反射系数,并从反射特性上为辐射器结构参数的选择提供了依据。     

L波段金属光子晶体TEM-TE_(11)模式转换器实验研究

介绍了光子晶体模式转换器将TEM模转换为TE11模的验证实验测试结果。数值仿真得到中心频率1.31GHz上,该模式转换器转换效率大于99%;在1.27~1.376GHz频率上,模式转换器效率大于90%,相对带宽为8.1%。先后对其开展了微波暗室中的冷测实验以及在加速器平台上的热测实验,实验测试的辐射方向图结果与数值计算结果基本一致,输出微波模式均为典型的TE11模分布。热测实验表明所设计的模式转换器具有GW级功率容量。     

L波段金属光子晶体TEM-TE11模式转换器实验研究

介绍了光子晶体模式转换器将TEM模转换为TE11模的验证实验测试结果。数值仿真得到中心频率1.31 GHz上,该模式转换器转换效率大于99%;在1.27~1.376 GHz频率上,模式转换器效率大于90%,相对带宽为8.1%。先后对其开展了微波暗室中的冷测实验以及在加速器平台上的热测实验,实验测试的辐射方向图结果与数值计算结果基本一致,输出微波模式均为典型的TE11模分布。热测实验表明所设计的模式转换器具有GW级功率容量。     

二维光子晶体线缺陷结构的光谱辐射特性

光子晶体的禁带特性是该新兴材料的最根本特征。本文运用平面波展开法(PWE)计算了一种正方晶格Si光子晶体材料的禁带特性,并基于该材料设计出一种红外波段的线缺陷光子晶体波导结构。运用时域有限差分法(FDTD)研究了线缺陷二维光子晶体波导宽度对通频带、电场强度及透射能量的影响,研究结果为二维光子晶体波导器件的开发和利用提供了理论支撑。     

光子晶体高功率微波模式转换器设计

研究了传输线中非截面排列金属光子晶体电磁特性,并利用其作为移相器提出了一种紧凑型TEM—TE11模式转换器的设计方法.利用电磁软件cst microwave studio优化设计了一套L波段TEM—TE11模式转换器,在中心频率1.58 GHz上转换效率为98%.在1.56—1.625 GHz频率范围内,模式转换器转换效率大于90%,对应带宽4.1%.模式转换器功率容量为GW级,适用于高功率微波源系统.结合磁绝缘线振荡器开展了粒子模拟研究工作,发现模式转换器性能与设计结果相符,并且其引入不影响高功率微波器件的正常工作.     

圆波导斜劈辐射天线的实验研究

为了使三腔渡越管振荡器高功率微波源的输出具有单向波束及线极化的辐射特性,设计了圆波导斜劈结构的伏拉索夫型天线。着重进行实验研究,给出了具体设计时应该考虑的因素以及实验情况。通过对圆波导前端模式变换器的同轴内导体长度的调节和鼻锥形状的选择以及各个部分的仔细分析,最后获得了较好的结果,证明了该天线的实用性和可靠性。     

圆波导斜劈辐射天线的实验研究

 为了使三腔渡越管振荡器高功率微波源的输出具有单向波束及线极化的辐射特性，设计了圆波导斜劈结构的伏拉索夫型天线。着重进行实验研究，给出了具体设计时应该考虑的因素以及实验情况。通过对圆波导前端模式变换器的同轴内导体长度的调节和鼻锥形状的选择以及各个部分的仔细分析，最后获得了较好的结果，证明了该天线的实用性和可靠性。     

双负媒质结构改善Ku波段天线辐射特性

基于负介电常数和负磁导率产生原理,采用金属细线和裂环谐振器结构,针对12.5 GHz频率开展双负媒质结构设计。通过特殊边界条件下S参数计算以及Nicolson-Ross-Weir方法,完成等效参数的提取,获得介电常数、磁导率、折射率实部均为负值,且折射率接近于0的左手材料特性。将双负媒质结构加载于Ku波段圆锥喇叭口面进行仿真优化,提高天线增益2.17 dB,在11~13 GHz频带范围内,加载天线的增益均有所改善。实验结果表明,口面加载双负媒质结构后,天线增益提高1.51 dB,后向辐射减小5.7 dB,辐射特性获得了明显改善。     

电-磁振子组合型超宽带天线数值分析

 采用CST MICROWAVE STUDIO电磁场数值计算软件,对电-磁振子组合型超宽带（UWB）天线结构参数与天线性能之间的物理关系进行了分析。电磁组合型天线的物理结构包括三部分：天线的馈电系统、TEM喇叭辐射单元和电流环辐射单元。激励源采用高斯脉冲，边界为6层理想吸收边界（PML6）。仿真结果表明：组合天线的外导体屏蔽和电流环分别改善了不同频带内的端口参数；当电流环周长(105 cm)约等于天线尺寸(50 cm)的2倍时，天线的反射能量较小，端口参数曲线平坦；天线的物理尺寸决定其辐射带宽，尺寸越大，低频辐射特性越好。     

Vlasov方程的数值求解

研究环形加速器中的纵向微波不稳定性,发展了Vlasov方程在(J,φ)坐标下用正交多项式展开的数值计算程序,并把它用于对微波不稳定性的初步研究.     

等离子体有源透镜天线的特性分析

 应用高功率微波大气传输机理和等离子体物理理论，提出了一种新概念天线-等离子体有源透镜天线。简要概述了其实现方法，并对其反射、透射、吸收、工作带宽和最佳工作频率等特性参数进行了分析与计算。该天线根据需要可聚束ＨＰＭ工作波，也可将外来入侵的ＨＰＭ波聚束后发送回原处，可形成空间有源滤波等器件。     

等离子体有源透镜天线的特性分析

应用高功率微波大气传输机理和等离子体物理理论,提出了一种新概念天线-等离子体有源透镜天线。简要概述了其实现方法,并对其反射、透射、吸收、工作带宽和最佳工作频率等特性参数进行了分析与计算。该天线根据需要可聚束ＨＰＭ工作波,也可将外来入侵的ＨＰＭ波聚束后发送回原处,可形成空间有源滤波等器件。     

3圈48单元高功率径向线螺旋阵列天线研究

从理论、模拟和实验等角度详细研究了高功率径向线螺旋阵列天线。从该阵列天线的设计思想出发,提出并设计了中心频率为4.0 GHz的3圈48单元高功率径向线螺旋阵列天线,特别提出了螺旋单元天线的L型电磁组合耦合馈电,并对阵列天线进行了模拟和实验两方面的验证。实验结果表明,在3.6~4.1GHz的范围内,天线驻波比小于1.4,增益大于22.9 dB,口径效率大于65%。     

宽带高功率贴片天线阵列辐射特性

 为提高宽带高功率微波辐射天线的总体功率容量和增益,研究了2×2宽带高功率贴片天线阵列的阵元互耦特性、馈电功分器设计及对宽带电磁脉冲的辐射特性。阵元采用宽带高功率双层贴片天线,分析了阵元反射和互耦系数随阵元间距的变化关系,结合增益变化曲线,选取阵元间距为30 cm。优化设计了1分4的同轴功分器,采用阻抗渐变方法,提高了功分器的带宽,使其在224~415 MHz时的反射系数小于0.1。模拟了带功分器的完整天线阵,结果表明天线阵带宽达到了57.4％,280~390 MHz频带范围内的增益大于12 dB,在360 MHz时达到最大增益14.23 dB,对中心频率320 MHz,带宽10％的宽带电磁脉冲辐射效率为868％,峰值功率增益大于11 dB。     

VLASOV天线的研究

 使用频域矩量法(MM)和时域有限差分方法(FDTD)对VLASOV天线进行了系统研究。通过数值模拟：对VLASOV天线中的模式转换及其辐射过程进行有了清晰的物理描述；对VLASOV天线进行了参数化研究；并为实验提供了加工原型，实测结果与模拟结果吻合良好。在此基础上，结合VLASOV天线在高功率微波系统中的应用提出了一种新的设计方案。该方案实现了天线与天线罩的一体化设计，使辐射波束实现了较好的圆对称性，天线增益提高6dB，第一副瓣电平下降13dB。     

波导缝隙阵列天线高功率微波应用探索

设计了一种波导窄边缝隙天线阵,其微波传输工作于行波状态,绝大部分能量被缝隙耦合辐射,其余能量被匹配负载吸收。通过等效电路的方法,使得各个缝隙达到均匀辐射,从而具备可拓展组阵能力,此外通过设计移相结构改变相位差,实现方位角方向的波束扫描。该缝隙天线工作在行波状态,避免了电场集中现象的出现,且工作于真空环境,具有较高的功率容量。