运用模匹配法设计高功率高效率多模馈源

在高功率微波天线系统中,要求馈源具有高功率容量和良好的辐射特性,内壁光滑的变张角结构多模馈源能够满足这一要求。在单级模匹配理论的基础上,给出了多个突变结构级联S参数矩阵的实现方法,并编制了数值计算程序。运用程序分析了各种不同结构光壁喇叭馈源,得到了其中各个模式之间的耦合关系及其口面辐射特性的变化。在大量计算的基础上,得到了Φ400 mm口面直径的高功率高效率多模馈源设计方案,理论功率容量大于1.5 GW,同时具有良好的轴对称辐射特性。实验与理论分析结果具有良好的一致性。     

高功率微波高斯馈源口面场分析

 用波导本征模展开方法对用于高功率微波发射系统的方角锥高斯馈源口面场进行分析，提出结合馈源远场辐射特性和避免高功率击穿折衷选定相应的高斯模注腰半径，进而确定多个波导模幅值，从而为运用模匹配或耦合波理论设计高斯馈源提供依据。     

高功率微波高斯馈源口面场分析

用波导本征模展开方法对用于高功率微波发射系统的方角锥高斯馈源口面场进行分析,提出结合馈源远场辐射特性和避免高功率击穿折衷选定相应的高斯模注腰半径,进而确定多个波导模幅值,从而为运用模匹配或耦合波理论设计高斯馈源提供依据。     

X波段高功率微波馈源辐射总功率阵列法测量技术

分析了采用阵列法测量高功率微波(HPM)馈源辐射总功率的相关技术环节。仿真计算了某型X带HPM馈源辐射场分布,设计了积分法测量辐射总功率的参数,并对积分总功率与端口注入功率的关系以及积分方法引入的测量误差进行了计算。设计了由8路HPM辐射场功率密度测量系统组成阵列,对馈源辐射场功率密度进行测量,保证功率密度测量结果一致性和重复性。测量结果表明：多路测量系统测量波形相同,单路系统多次重复测量偏差在±0.1 dB内,多路测量系统对同一点辐射场功率密度测量偏差在±0.3 dB内,馈源热测E面方向图与冷测结果基本符合,积分总功率与等效辐射功率测量结果吻合较好。     

L/C双波段高功率微波同轴馈源的辐射特性

设计了一种高功率微波双波段同轴馈源,从理论分析和数值仿真两方面进行了验证。它采用同轴结构馈电,C波段的工作中心频率为4.15 GHz,利用加入轴向波纹的圆波导结构馈电;L波段的工作中心频率为1.75 GHz,利用同轴波导馈电。通过调整外筒半径的大小,可有效抑制低频段高阶模的传输,同时径向波纹结构可有效改善高频段微波的辐射特性。利用模式匹配法和组合散射矩阵理论对馈源结构进行了分析,理论计算和数值仿真结果具有良好的一致性,所设计的双波段馈源结构紧凑,副瓣电平低,E面和H面方向图等化特性良好。     

L/C双波段高功率微波同轴馈源的辐射特性

 设计了一种高功率微波双波段同轴馈源,从理论分析和数值仿真两方面进行了验证。它采用同轴结构馈电,C波段的工作中心频率为4.15 GHz,利用加入轴向波纹的圆波导结构馈电;L波段的工作中心频率为1.75 GHz,利用同轴波导馈电。通过调整外筒半径的大小,可有效抑制低频段高阶模的传输,同时径向波纹结构可有效改善高频段微波的辐射特性。利用模式匹配法和组合散射矩阵理论对馈源结构进行了分析,理论计算和数值仿真结果具有良好的一致性,所设计的双波段馈源结构紧凑,副瓣电平低,E面和H面方向图等化特性良好。     

高功率超宽带馈源设计与实验

针对大型抛物反射面天线中的高功率超宽带馈源, 提出一种恒阻抗不平衡-平衡转换结构(巴伦)加切比雪夫渐变线TEM喇叭的馈源设计方法, 采用数值模拟研究了其阻抗特性、传输特性与辐射特性, 并进行了测试实验。结果表明:该种馈源结构在较小的体积下具有低反射、高带宽和高馈电效率的优点。该馈源已成功应用于大型高功率抛物反射面天线。     

高功率微波馈源输出窗的研究

结合物理光学和几何光学,讨论了高功率微波馈源真空输出窗的形状和厚度的设计方法,给出了一个X波段、脉冲功率容量1.5 GW、外径548 mm、高83.4 mm、厚33.4 mm的高斯馈源聚四氟乙烯碟形真空输出窗的设计实例。在中心频率9.3 GHz时测试输出窗的驻波系数为1.07,驻波系数小于1.24的频带为9%,带介质窗的馈源方向图与不带介质窗的馈源方向图基本一致。应用一维传热学理论对介质窗内部的温度分布进行了分析。冷测结果与理论结果基本一致。     

高功率微波馈源输出窗的研究

 结合物理光学和几何光学，讨论了高功率微波馈源真空输出窗的形状和厚度的设计方法，给出了一个X波段、脉冲功率容量1.5 GW、外径548 mm、高83.4 mm、厚33.4 mm的高斯馈源聚四氟乙烯碟形真空输出窗的设计实例。在中心频率9.3 GHz时测试输出窗的驻波系数为1.07,驻波系数小于1.24的频带为9%,带介质窗的馈源方向图与不带介质窗的馈源方向图基本一致。应用一维传热学理论对介质窗内部的温度分布进行了分析。冷测结果与理论结果基本一致。     

阵列馈源偏置抛物面天线合成高功率微波的研究

 运用物理光学分析方法，对使用7单元的扇形喇叭一维阵列和角锥喇叭或圆锥喇叭三角形阵列喇叭束作为单偏置抛物面天线的馈源，空间合成高功率微波进行了比较研究，数值分析表明在阵元输入功率、口面最大场强、天线口径、净空间及天线边缘照度相同,且阵列馈源具有准轴对称主瓣条件下，扇形喇叭构成的一维阵列馈源与单偏置抛物面组成的天线系统的方向性系数和溢出效率优于采用角锥喇叭三角形阵列馈源或圆锥喇叭三角形阵列馈源的天线系统。若将喇叭束直接作为辐射天线使用，由于圆锥喇叭三角形阵列方向性系数对阵元间相位波动的稳定性较好，而更具优势。     

高功率脉冲激光对阶跃折射率多模光纤损伤机理

 理论分析和模拟仿真研究了激光点火系统中光纤端面损伤、光纤初始输入段损伤和光纤内部损伤机理。结果显示：端面损伤主要是由光纤端面的杂质和缺陷引起；光纤初始输入段损伤是由光束的初次反射造成光纤局部激光能量密度增大引起的；光纤内部体损伤主要由于激光自聚焦效应引起损伤和光纤受到的意外应力产生微小碎片，吸收激光能量，引起光纤局部损伤。给出了激光点火系统中提高光纤损伤阈值的一般方法，主要包括光纤端面处理、设计合理的激光注入耦合装置。     

大功率限幅器的研制

介绍了一种L波段大功率限幅器的研制情况,该限幅器具有体积小、插入损耗小、输入承受功率高及限幅输出电平低等特点。文中给出了限幅二极管在高/低输入信号电平时的等效电路以及同轴滤波器的设计分析过程。实验测试结果表明,限幅器完全达到技术指标要求。     

一种矩形腔式高功率合成器的设计

研究了一种基于矩形腔式功率合成的射频高功率合成器。该合成器可以实现功放模块与合成器的直接耦合,合成效率高,功率容量大,且功率容量可调,可以很好地满足目前CiADS中对固态发射机功率容量的梯度要求。12合1矩形腔式功率合成器仿真结果表明,合成器各输入端到输出端的幅度传输和相位传输具有很好的一致性,最大偏差分别在0.05 dB和0.5°以内,调节功放模块数量可以调节发射机的功率容量。     

Splitting-on-demand optical power splitters using multimode interference (MMI) waveguide with programmed modulations

Reconfigurable multi-channel optical power splitter is proposed and its optical properties are calculated. The device can dynamically reconfigure the number of splitting channels by providing programmed refractive index modulations on a multimode interference (MMI) waveguide. A reconfigurable 3-channel optical power splitter is designed to work as 1 × 1, 1 × 2 or 1 × 3 optical power splitter depending on the state of the heat electrodes using thermo-optic modulation, and the input light can be distributed to three output channels with sequential orders. The device can work in the whole C-band (1530-1565 nm) with extinction ratio better than −29.0 dB, excess loss better than −0.45 dB, imbalance better than 0.08 dB and polarization dependent loss (PDL) better than 0.14 dB. The design conception is scalable to a multi-channel splitting-on-demand optical power splitter which can divide input light to 1, 2, …, N output channels equally by using the 3-channel reconfigurable optical power splitter as a building block.     

Theoretical analysis of multimode fiber amplifiers and lasers containing spatial filters

By the use of the coupling theory of the modes and the multimode rate equations, the performances of the multimode fiber amplifiers or lasers containing a spatial filter have been discussed. After the rate equations applicable to amplifiers are solved, the beam quality factors of the output from a multimode fiber amplifier with and without a single mode filter have been evaluated and compared. By the use of the analytical expression of the threshold pump power applicable to the multimode fiber lasers with the spatial filter and doped with quasi two-energy-level ions, and two example fibers had been selected which may guide 4 and 9 transversal modes, respectively, the threshold pump power for each transversal fiber mode has been evaluated. The results indicate that the single mode filter, does introduce a very strong discrimination for the modes between the high order modes and the fundamental mode. This should considerably favor the operation of the fundamental mode in the lasers with a homogeneously broadened active medium.