高功率柔软型同轴高压馈线性能测试

为了更好地满足高功率微波电源技术及高功率脉冲技术的研究需要,研制了高功率柔软型同轴高压馈线。根据馈线的实际应用情况,分别在低压、高压、时域和频域条件下,测试了高压馈线在不同电压和气压下的脉冲功率衰减和脉冲峰值功率传输特性。并对测试结果进行了分析、比较。结果显示,脉冲信号功率衰减和脉冲传输考核均达到了高功率微波驱动电源的使用条件,满足电源系统的需求。     

柔软型高功率脉冲馈线带宽特性分析及实验验证

基于馈线结构,分析了影响馈线带宽特性的两个关键因素谐振和高次模。通过测量馈线的时域阻抗和脉冲频谱范围内的S参数,详细研究了它们的影响并进行了实验验证,测试结果表明：馈线周期性阻抗不均匀经傅里叶变换可分解成两个谐波分量,它们导致电压驻波比曲线出现谐振峰。馈线不连续结构激励出TE11和TE21高次模,它们在传输损耗曲线上引起损耗峰。馈线－3 dB带宽由一次谐波分量产生的谐振峰决定,但仍能匹配脉冲频谱的主瓣宽度。最后,根据测试结果,对馈线后续优化设计提出了相应的改进措施。     

柔软型高功率脉冲馈线带宽特性分析及实验验证

基于馈线结构,分析了影响馈线带宽特性的两个关键因素谐振和高次模。通过测量馈线的时域阻抗和脉冲频谱范围内的S参数,详细研究了它们的影响并进行了实验验证,测试结果表明:馈线周期性阻抗不均匀经傅里叶变换可分解成两个谐波分量,它们导致电压驻波比曲线出现谐振峰。馈线不连续结构激励出TE11和TE21高次模,它们在传输损耗曲线上引起损耗峰。馈线－3 dB带宽由一次谐波分量产生的谐振峰决定,但仍能匹配脉冲频谱的主瓣宽度。最后,根据测试结果,对馈线后续优化设计提出了相应的改进措施。     

超宽带高功率同轴旋转关节

设计了一种高功率同轴旋转关节,通过一系列优化设计,解决了高压绝缘、高压气体动密封技术及承载等问题。分别对旋转关节的力学特性、环境温度适应性、瞬态脉冲传输效率及功率容量进行了实验研究。结果表明：关节的机械旋转及密封结构满足内压2 MPa的使用要求,所选材料在-15～50 ℃温度范围内能够正常工作;对于3 ns的瞬态脉冲,其动态电压传输效率为99.14%;可以稳定传输峰值功率50 GW、重复频率100 Hz、连续作用时间60 s的高功率超宽谱脉冲。该装置已成功应用于超宽带车载系统。     

高功率超宽带减小型锥削螺旋天线

随着超宽带（UWB）技术应用的发展，螺旋天线以其园极化辐射成为关注的焦点。高功率超宽带螺旋天线的设计难点是：对于较宽频带的超宽带脉冲信号，能否保证所设计的螺旋天线在较宽的频带内保持良好的方向性和园极化特性，且同时满足高功率容量，为此通过理论分析和数值模拟设计出减小型锥销螺旋天线，对其进行了相应的实验研究。     

侧向输出高功率激光光纤传输系统及测试

本文介绍传输100瓦CWYAG激光的侧向输出光纤传输系统，给出光纤系统全景同平均功率激光时的结构设计考虑和实测结果。     

TZ-2型高压脉冲调制器的研制

在HL-2A装置上将开展多项辅助加热实验，其中电子回旋波加热实验研究是等离子体二级加热的手段之一。今年从俄罗斯引进了两只500kW的回旋管，可做1Mw电子回旋共振加热实验。为此，我们根据电子回旋加热实验的要求研制了两套TZ-2型高压脉冲调制器，在今年的物理实验中验证了它的可靠性，其性能的稳定和安全满足了实验的要求。电子回旋加热的功率为200-300kW，脉冲宽度1000ms，在实验中观察到电子温度上升约200eV，同时也观察到热辐射和X射线辐射的上升，为进一步开展大功率长脉冲实验打下了基础。     

高压超快三角波脉冲的产生

本文讨论了使用高压功率晶体管作为开关器件研制的高压超快速斜坡脉冲发生器.得到的脉冲幅值为±1kV,上升时间为10ns,大大提高了脉冲电路的耐大电流冲击性.利用开关器件可耐大电流冲击的特点合成了三角波脉冲,三角波脉冲半宽为10ns左右,通过改变电路参量可得到不同的半宽.     

高压耦合高功率脉冲磁控溅射的增强放电效应

等离子体源离子注入与沉积技术作为一种可生产高结合力、高致密度涂层的真空镀膜技术,具有广阔的应用前景,尤其适用于高载荷工况下服役的功能涂层制备.该技术中金属等离子体源是关键,而现有的脉冲阴极弧源结构复杂,且由于伴随"金属液滴"而需要增加过滤装置.本文研究了另一种简单结构的金属等离子体源备选一高功率脉冲磁控溅射源(HPPMS)的放电特性,采用等离子体发射光谱仪探索了不同的耦合高压对HPPMS放电靶电流特性和等离子体特性的作用.发现耦合高压对HPPMS放电有明显的促进作用,相同靶电压下的放电强度大幅增加,相对于金属放电,耦合高压对气体放电的促进作用更加明显,但在自溅射为主的高压放电阶段对金属放电的促进作用明显增强.讨论了耦合高压对HPPMS放电的增强机制,发现耦合高压自辉光放电、耦合高压和HPPMS电压构成双向负压形成的空心阴极效应,以及耦合高压鞘层改善的双极扩散效应都对HPPMS放电的增强有明显作用.     

高重频高压窄脉冲源

早期国内外研究的窄脉冲源重频低(几十至几百赫兹)、峰值电压小；近10年来发展起来的全固态高重频高压窄脉冲源，电压大(可达到3kV)、峰值功率高、重频可达10^5赫兹量级。     

具有同轴结构的高功率微波弯曲波导设计

基于模式耦合理论,在理论推导出弯曲同轴波导TEM模和同轴TE11模之间耦合系数显式表达的基础上,报道了可传输同轴TE11模的弯曲同轴波导的设计方法和计算结果,并进行了实例研究。数值仿真结果表明：设计的具有同轴结构的弯曲波导,利用不同的同轴空间,在P,L,S波段中心频率0.680,1.575和3.75 GHz处TE11模单模传输效率超过了99.5%,单模传输效率超过90%的工作带宽分别为0.60～0.83,1.10～2.42和3.10～4.16 GHz。该结构的功率容量在各频段均达到了GW量级。     

一种紧凑型高功率宽带微波源

 设计了一种高功率宽带微波辐射装置,谐振器采用传输线型谐振器,其中,天线采用单锥喇叭。整个宽带微波产生装置具有结构紧凑、谐振频率较低的特点。用时域有限差分对该装置进行了数值模拟,模拟结果为：辐射场中心频率272 MHz,带宽13.5%。装置与高压脉冲源联试,开关内充电电压为71 kV时,辐射场中心频率为197 MHz,辐射场带宽达到24%,峰值辐射因子为28.3 kV。     

一种紧凑型高功率宽带微波源

设计了一种高功率宽带微波辐射装置,谐振器采用传输线型谐振器,其中,天线采用单锥喇叭。整个宽带微波产生装置具有结构紧凑、谐振频率较低的特点。用时域有限差分对该装置进行了数值模拟,模拟结果为：辐射场中心频率272 MHz,带宽13.5%。装置与高压脉冲源联试,开关内充电电压为71 kV时,辐射场中心频率为197 MHz,辐射场带宽达到24%,峰值辐射因子为28.3 kV。     

时变软阈值法在纳秒脉冲信号去噪中的应用

对工程上常用的几种小波进行了分析,通过比较选定双正交小波为纳秒脉冲信号分析的母波,根据纳秒脉冲放电时产生的电磁干扰的特点提出基于多尺度分析的时变软阈值法,并对纳秒脉冲信号进行去噪处理。用Matlab自带的doppler波形和方波发生器产生的上升沿小于1 ns的方波对此方法进行检验,结果表明时变软阈值法明显优于传统的固定软阈值法。     

双微波源共轴辐射馈线结构的设计

设计了一种将两个不同波段微波源输出微波馈向同一个馈源喇叭的双波段馈线结构。该结构不仅对两个微波源输出的TM01模进行了有效的模式转换,而且实现了两个波段的微波共用辐射天线。采用双弯曲圆波导模式转换器实现高频段微波源输出微波的模式转换和轴线的定量平移;采用中间模式为矩形波导TE10模的圆波导TM01模-同轴波导TE11模的模式转换器,实现低频段微波源输出微波的模式转换及与高频段微波源输出微波的共轴输出。数值仿真结果验证了设计思路的正确性。     

大功率单脉冲超声信号发生器的设计

为了提高探伤深度,实现混凝土大坝等散射强介质的超声检测,本文提出了一种成本低,小体积,结构简单的大功率单脉冲超声信号发生器,并给出了原理电路设计。所述装置利用控制电容充放电经脉冲变压器产生瞬时高压脉冲的新思路,克服了过去由于信号幅度限制功率上不去的困难。经实验验证该装置与现有的单脉冲信号发生器相比,探伤深度得到了很大提高,可用于混凝土结构构建的超声探伤。     

利用爆磁压缩发生器产生高功率脉冲高电压

 爆磁压缩发生器产生脉冲高电压技术可以用于产生高功率微波及强电磁脉冲的实验研究。给出了利用螺旋型爆磁压缩发生器（HEMG）驱动电爆炸丝功率调节系统产生高功率脉冲高电压的实验方法和主要的结果。在利用HEMG驱动电爆炸丝断路开关（EEOS）产生脉冲高电压实验中，获得了最高电压700~800kV,功率大于20GW的脉冲输出。     

利用爆磁压缩发生器产生高功率脉冲高电压

爆磁压缩发生器产生脉冲高电压技术可以用于产生高功率微波及强电磁脉冲的实验研究。给出了利用螺旋型爆磁压缩发生器（HEMG）驱动电爆炸丝功率调节系统产生高功率脉冲高电压的实验方法和主要的结果。在利用HEMG驱动电爆炸丝断路开关（EEOS）产生脉冲高电压实验中,获得了最高电压700~800kV,功率大于20GW的脉冲输出。