用多极理论分析圆桩对称微波谐振腔

用多极理论计算具有复杂几何形状、圆柱对称微波腔的谐振频率,推导出用多极理论计算圆柱对称微波腔谐振频率的本征值方程。三个工程实例的计算结果表明,用多极理论计算圆柱对称微波腔谐振频率,不仅具有较高的计算精度,而且可以很方便地应用于复杂几何形状圆柱对称微波腔工程问题的设计与计算,多极理论是计算圆柱对称微波腔谐振频率的一种有效方法。     

利用场耦合理论研究开放微波谐振腔

在高功率微波(HPM)和驻波加速器的研究中，开放微波腔模式(微波场分布、频率和Q值)一直是大家所关心的问题，微波腔通常是具有复杂形状的圆柱腔；多年来，关于微波腔模式的研究一直在进行。从电磁理论(Maxwell方程)和有关的数学方法出发，建立开放微波腔模式同封闭微波腔模式之间的场耦合方程，由此确定开放微波腔模式。     

耦合孔对微波腔的影响研究

从Maxwell方程出发,将微波腔中的实际微波场按其本征模式展开,进行微波腔的工作特性(如工作频率、场分布等)的研究.在具体处理过程中,根据复杂结构微波腔的具体边界,将微波腔分成规则形状微波腔和非规则(含耦合孔)部分,建立实际微波腔模式同规则形状微波腔模式之间的场耦合方程,从而确定耦合孔对微波腔模式的影响,并对开耦合孔的圆柱腔进行了相应的理论和模拟研究. 关键词： 微波腔 模式 场耦合 圆柱微波腔     

新型小铷钟微波腔谐振特性的研究

采用模匹配法对一种陶瓷介质填充的圆柱谐振腔TE₀₁₁、TE₁₁₁模的谐振特性进行了理论分析和软件仿真. 计算了该种谐振腔的谐振频率,并与其他理论方法得到的仿真结果进行了比较,验证了理论方法的正确性. 在此基础上,分析了陶瓷介质尺寸对谐振频率的影响. 与目前铷钟广泛使用的微波腔相比,该种谐振腔腔体的体积在很大程度上得到减小,这对于铷原子钟小型化的实现具有重要的作用.     

Helmholtz水声换能器弹性壁液腔谐振频率研究

针对传统Helmholtz水声换能器设计中刚性壁假设的局限性,将Helmholtz腔体的弹性计入到液腔谐振频率计算中,实现低频弹性Helmholtz水声换能器液腔谐振频率精确设计.基于细长圆柱壳腔体的低频集中参数模型,导出了腔体弹性引入的附加声阻抗表达式,得到了弹性壁条件下Helmholtz水声换能器等效电路图,给出了考虑了末端修正的弹性壁Helmholtz共振腔液腔谐振频率计算公式.利用ANSYS软件建立了算例模型,仿真分析了不同材质、半径、长度时的Helmholtz共振腔液腔谐振频率.结果对比表明弹性理论值与仿真值符合得很好,相比起传统的刚性壁理论计算结果,本文的弹性壁理论得出的液腔谐振频率值有所降低,与真实情况更加接近.本文的结论可以为精确设计低频弹性Helmholtz水声换能器提供理论支持.     

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。     

阶跃波导虚阴极振荡器数值模拟研究

 对一种阶跃波导虚阴极振荡器进行了数值模拟研究。结果表明阶跃波导长度对高功率微波的产生具有较大的影响；阶跃波导的等效圆柱腔谐振频率与阶跃波导长度和半径有关，当其接近二极管的本征振荡频率时，可以获得比较单一的微波频谱和效率较高的微波输出；微波产生效率随阶跃波导长度呈周期性变化。     

一种S波段磁绝缘线振荡器的高频特性研究

 用数值计算的方法计算了S波段磁绝缘线振荡器（S-MILO）的主慢波结构谐振腔的π/4模、π/2模、3π/4模和π模的谐振频率,分别为1.40,2.21,2.46和2.51 GHz;计算出S-MILO封闭腔中的谐振频率依次为1.26,2.04,2.42和2.53 GHz,并计算了本征π模时的Q值。通过监测宽带激励源响应计算出S-MILO开放腔的谐振频率为2.43 GHz。对S-MILO开放腔传输特性研究表明：频率为2.25～3.05 GHz的微波,在第一腔内得到了有效抑制,输出微波的频率范围为2.2～2.5 GHz。通过对其传输特性进行研究,验证了S-MILO的高频电磁结构的合理设计。     

若干组合超声聚能器的计算和测量

本文用近似理论导出了组合聚能器的谐振频率,放大倍数M_p,形状因数φ和输入阻抗的一般公式.在此基础上,对过渡段为圆锥形、指数曲线形、悬链线形的阶梯型聚能器,对窄端带有圆柱杆的组合圆锥形、宽端带有圆柱杆的悬链线形聚能器,分别给出了计算式.计算了在一定面积系数N下,上述聚能器的M_p,φ和在谐振频率附近输入阻抗与Kl_2的关系,给出设计曲线.实验验证了理论计算、理论值和实验值基本符合.     

多芯屏蔽电缆电容的多极理论分析

 介绍用多极理论计算多芯屏蔽电缆电容的基本原理和求解过程，给出多芯屏蔽电缆电容与多极理论级数项系数之间的关系。３个工程实例的计算结果表明：用多极理论计算多芯屏蔽电缆电容，不仅具有较高的计算精度，而且可以很方便地应用于各类复杂截面多芯屏蔽电缆的工程设计与计算，多极理论是分析多芯屏蔽电缆电容的一种有效方法。     

腔壁弹性对水下小型圆柱形亥姆霍兹共振器共振频率的影响

理论和实验研究了腔壁弹性对水下小型圆柱形亥姆霍兹共振器共振频率的影响.基于电-声类比理论,建立了小型共振器的简化模型,利用电路分析方法得到了便于计算的共振频率一般表达式.分别仿真分析了共振器壁面厚度和材料对共振频率的影响,得到了不同尺寸的小型共振器的近似刚性条件.在充水驻波罐中对不同壁厚、不同材料的小型圆柱形亥姆霍兹共振器的共振频率进行了测量,实验结果较好地验证了理论分析和近似刚性条件的正确性.所得结果对小型圆柱形亥姆霍兹共振器的设计和水下应用具有较好的参考价值. 关键词： 亥姆霍兹共振器 共振频率 传递函数 辐射阻抗     

A Boundary Meshless Method for Solving Heat Transfer Problems Using the Fourier Transform

Fourier transform is applied to remove the time-dependent variable in the diffusion equation. Under non-harmonic initial conditions this gives rise to a non-homogeneous Helmholtz equation, which is solved by the method of fundamental solutions and the method of particular solutions. The particular solution of Helmholtz equation is available as shown in [4, 15]. The approximate solution in frequency domain is then inverted numerically using the inverse Fourier transform algorithm. Complex frequencies are used in order to avoid aliasing phenomena and to allow the computation of the static response. Two numerical examples are given to illustrate the effectiveness of the proposed approach for solving 2-D diffusion equations.     

基于圆柱谐振腔的高功率微波脉冲压缩系统

提出了一种新型的基于圆柱谐振腔的高功率级波脉冲压缩系统,介绍了该系统的结构形式,给出了部分关键器件的数值模拟结果,对系统的功率容量及品质因数进行了初步分析.对于高功率微波(HPM)脉冲压缩系统来说,系统的功率容量与最终获取的HPM功率大小密切相关,谐振腔的固有品质因数与系统效率密不可分,工程实践表明,相对于基于矩形谐振腔的脉冲压缩系统,本文设计的基于圆柱谐振腔的脉冲压缩系统功率容量可提高一个量级,谐振腔的固有品质因数可提高5倍以上. 关键词： 高功率微波 脉冲压缩 谐振腔 功率容量     

电子束空间极限电流的非线性理论研究

从电子束一维稳态传输的电势非线性Poisson方程出发,推导了圆柱波导内实心束和环形束空间极限电流与电子入射电势的依赖关系,给出了数值求解方法和解的特征,分析比较了数值计算与现有解析公式及粒子模拟的结果.考虑电子的横向运动,对数值方法进行了二维修正,计算结果与粒子模拟结果具有很好的一致性.说明利用数值方法计算电子电势非线性微分方程能够得到更精确的电子束在圆柱波导内的空间极限电流;另外,对其他形状的波导,尤其是难以得到解析式的情况,根据实际几何结构设置边界条件,数值方法可以方便地给出束流传输特性,对设计新型结构的高功率微波器件提供理论指导. 关键词： 相对论电子束 圆柱波导 空间极限电流 束流传输     

新型反馈式轴向同轴虚阴极振荡器

提出一种利用低磁场导引环形电子束在同轴波导内轴向激励虚阴极振荡的新型虚阴极振荡器.利用反馈式结构,使虚阴极在由反馈环、阳极箔和同轴波导构成的高品质因子准谐振腔内形成.作用腔内环形电子束激励同轴波导TM₀₁模式,在相对低品质因子的同轴提取区转化为TEM主模输出.用25维KARAT粒子模拟软件研究得到束波功率转换效率12%,输出微波平均27 GW,中心频率38 GHz. 关键词： 环形电子束 轴向导引磁场 同轴波导 反馈环     

新型反馈式轴向同轴虚阴极振荡器

从电子束一维稳态传输的电势非线性Poisson方程出发,推导了圆柱波导内实心束和环形束空间极限电流与电子入射电势的依赖关系,给出了数值求解方法和解的特征,分析比较了数值计算与现有解析公式及粒子模拟的结果.考虑电子的横向运动,对数值方法进行了二维修正,计算结果与粒子模拟结果具有很好的一致性.说明利用数值方法计算电子电势非线性微分方程能够得到更精确的电子束在圆柱波导内的空间极限电流;另外,对其他形状的波导,尤其是难以得到解析式的情况,根据实际几何结构设置边界条件,数值方法可以方便地给出束流传输特性,对设计新型结构的高功率微波器件提供理论指导.     

二维随机介质中柱面波传播及其局域性的随机泛函分析

分析了二维各向同性均匀随机介质中柱面波的传播特性及局域化现象.用随机泛函理论,在频域内将随机介电起伏展开成柱坐标系下的Wiener积分式,将波场表示为内外行柱面波的线性和,求解二维Helmholtz波动方程,得到随机介电起伏对柱面波幅度与相位调制的解析表达.由柱面波能量的空间分布验证了波的局域化现象,并求解局域化长度.二维随机介质中平面波按柱面波展开的波转换方程与非随机介质中的情形有相似的表达,但具有随机介电起伏对幅度和相位的调制,并给出数值模拟结果.     

Stochastic functional analysis of propagation and localisation of cylindrical waves in a two-dimensional random medium

Propagation and localisation of cylindrical waves in a two-dimensional (2D) isotropic and homogeneous random medium is studied using the stochastic functional approach. By expanding the random permittivity fluctuation in the form of a Wiener integral equation, and representing the wave fields by a linear combination of outgoing and incoming waves, the scalar Helmholtz equation is solved in the cylindrical coordinates system. An analytical expression of the cylindrical wave is derived and demonstrates the localisation phenomenon, as well as the wavenumber fluctuation in the random medium. Comparing with the waves in non-random medium, the wave transfer equation between plane wave and cylindrical wave in random medium shows an additional exponential factor to indicate the modulation effect owing to the medium randomness in both the amplitude and phase. Numerical simulations are presented to illustrate the functional dependence of the localisation phenomena.