基于动态阈值匹配追踪的主动声呐直达波抑制方法

双基地声呐中的直达波干扰可以通过重构抵消的方式进行抑制。这种方法需要对直达波信道进行估计,传统的正交匹配追踪算法的收敛速度慢,分步正交匹配追踪等算法在提高收敛速度时牺牲了信道估计精度,导致回波检测能力下降。本文提出一种动态阈值匹配追踪算法估计直达波的信道响应,在提高收敛速度的同时兼顾了信道估计精度。在仿真环境中,达到同样的直达波抑制效果,所提算法与传统正交匹配追踪算法相比,收敛速度显著提升,检测输出的回波强度比分步正交匹配追踪算法高4dB;海试数据处理结果中,所提方法迭代收敛速度较正交匹配追踪算法提升4倍;输出的回波强度比分步正交匹配追踪算法高2dB。     

一种新的高功率微波折叠式谐振腔径向速调管振荡器

 提出一种高功率微波折叠式谐振腔径向速调管振荡器，用电子与电磁场相互作用的一维单电子模型分析了这种折叠式谐振腔径向速调管振荡器的特点。其特点为：径向尺寸小，起振电流低。用二维半PIC程序对折叠式谐振腔径向速调管振荡器进行数值模拟研究。结果表明，当二极管电压为380kV，电流为18kA时，输出微波功率峰值为1GW，主要微波频率为1.52GHz，输出微波为多频率成分微波。通过折叠式谐振腔的电子束得到很强的调制。     

高峰值功率多注速调管的初步研究

 高峰值功率速调管因其作为高功率微波源而受到各国的重视。采用单电子注方案的高峰值功率速调管存在许多难以克服的问题,如工作电压很高,输出效率偏低,系统体积偏大等。对高峰值功率多注速调管进行了初步的研究,重点研究了S波段50 MW多注速调管的电子光学系统和高频互作用系统。研究表明,在与单注速调管相同的功率电平下,多注速调管的工作电压明显降低,输出效率明显提高,同时,这种管型也存在结构复杂、电子注聚焦和消除非工作模式困难等技术问题。     

高增益相对论速调管放大器相位特性的模拟与实验研究

为实现高功率微波的相干功率合成, 开展了S波段高增益相对论速调管放大器输出微波相位特性的粒子模拟和实验研究, 粒子模拟与实验结果均表明电子回流是影响输出微波相位特性的主要因素. 在有效控制电子回流的情况下, 实验实现输出微波相位抖动小于± 10°, 锁相时间达90 ns. 以此计算, 若相位抖动在± 10° 内满足均匀分布, 十台该高增益相对论速调管放大器的功率合成效率将大于99%.     

回旋速调管注波互作用瞬态非线性理论与模型研究

本文利用自洽非线性理论对回旋速调管放大器中的电子注-波互作用进行了时域瞬态分析,建立了多腔回旋速调管非线性理论,给出了相应的电子运动方程和复数形式的互作用瞬态场方程.探讨了调制腔、中间腔、和输出腔中注-波互作用的模型和研究方法,考虑了电子速度零散对注-波互作用的影响.最后利用FORTRAN语言给出并分析了一支Kα波段四腔回旋速调管注-波互作用的数值计算结果,经与实验值和PIC模拟结果相比较,三者较为符合. 关键词： 回旋速调管 电子注-波互作用 瞬态非线性理论     

多束速调管频宽特性的初步分析

 介绍了多束速调管的结构特点和一些特性估计。对柱型输出腔,利用正交模分析的方法,导出了输出腔耦合系数的近似式,对多束速调管的频宽特性进行了初步分析。多束速调管输出效率和频宽的乘积的增加完全依赖束导流系数的增加,而耦合系数和腔特性阻抗随电子束束数的增加而降低,但降低速度较慢,因此,多束速调管的效率与频宽的乘积较单束要大。     

提高微波功率源性能的一种新型控制系统

本控制系统用于抑制大功率速调管输出微波功率宏脉冲平顶波纹,改善电子直线加速器输出束流的品质.控制方法采用微分线性逼近和矩阵算法对系统的输入和输出进行分析,求出代表系统响应的传输矩阵,从而将复杂的激励一响应计算转化为简单的代数运算.实验结果显示出宏脉冲平项波纹得到了有效抑制,说明采用自适应前馈控制来获得平坦的宏脉冲平顶是切实可行的.     

多注速调管放大器的自适应均衡器研制*

 多注速调管放大器对激励功率有十分苛刻的要求。文章提出了采用可编程控制器研制自适应均衡器的方法，自适应均衡器根据速调管输出微波峰值功率大小自动控制电调衰减器，从而达到控制速调管激励功率的目的。它可以克服信号电平、行波管增益、线路衰减与速调管特性诸多因素的影响，保证速调管始终工作在最佳激励状态，获得最大的功率输出。     

考虑到束-波相互作用的速调管离子噪声二维模拟

采用粒子模拟的方法并考虑电子束与电磁波的相互作用，首次直接得到了速调管输出信号的离子噪声图像，阐述了束电子、二次电子、离子、电磁场之间的相互作用的动力学过程. 指出离子噪声所表现出来的相位波动是由电子束速度的波动引起的，电子束速度的变化来源于管内离子数量的变化，离子的数量的变化又与电子束状态变化相互影响，这是离子噪声产生的根本原因. 二次电子对离子噪声产生过程的影响甚微，但是其行为却反映了离子噪声的形成机理. 离子噪声引发的输出信号幅度波动取决于电子束速度和半径的改变，与离子行为密切相关. 关键词： 离子噪声 速调管 粒子模拟 电子束     

基于蚁群算法自整定PID的风电系统最大风能追踪研究

以欠功率阶段的最大风能追踪为研究重点,对风力机捕获风能的过程进行理论分析,将蚁群算法自整定PID应用于最大风能追踪控制,设计了蚁群算法自整定PID控制器,并对其进行相应的仿真分析。仿真结果表明,与传统的PID控制策略相比,该控制策略使控制系统具有良好的动态响应能力,提高了控制精度、风能利用率、输出功率。     

基于圆环模型的速调管2.5维注波互作用程序

 在高导流系数的宽带速调管中，电子束径向及横向速度都会发生显著变化，运动电子与间隙电场之间的能量交换是非线性的互作用过程。为了能全面描述这些现象，基于圆环模型导出了相应的理论公式，并据此编写了用于速调管注波互作用分析的2.5维程序LSP。随后使用该程序针对一个实际的S波段宽带速调管做了详细计算，与1维程序相比，LSP的计算结果与实测值具有更好的一致性。     

单链表在离子发动机光学系统粒子模拟中的应用

 目前离子发动机光学系统数值模拟大多采用PIC方法，由于该方法需要跟踪单个粒子的运动，因此需要存储每个粒子的位置信息与运动信息。传统的粒子模拟程序中，保存粒子信息大多采用数组的方式，但是采用这种方式存在弊端，例如对粒子总数变化的自适应不好。基于此开发了一种使用链式存储结构的粒子模拟程序，该程序使用带头节点的单向链表存储粒子信息。使用基于链式存储结构的PIC方法对离子发动机光学系统进行了粒子模拟，验证了链式粒子信息存储方法在粒子模拟中的可用性。模拟表明：（1）在粒子模拟中采用链式存储结构存储粒子信息，无需预先指定最大粒子总数，程序可自适应粒子总数的变化，因此无需进行试算，节省了计算时间；（2）在粒子模拟中采用链式存储结构，由于不存在内存资源的浪费，因而可显著提高程序的存储效率与计算效率。     

速调管2.5维非线性注波互作用程序的研究

在高导流系数的速调管中电子束径及横向速度都会发生显著变化，运动电子与间隙电场之间的能量交换是非线性的互作用过程.为了能准确描述这些现象，我们建立了相应的物理模型并据此编写了用于速调管注波互作用分析的2.5维程序LSP.随后使用该程序针对一个实际的S波段高峰值功率速调管做了详细的计算，与一维程序的计算结果和实测数据的比较表明LSP程序的计算值具有更好的准确性且与实测值很好地一致. 关键词： 速调管 2.5维 注波互作用     

200kV电子帘加速器的电子束轨迹的计算

采用法国的MAFIA程序计算电场.编制了TRAJ程序,用逐点跟踪计算电子轨迹,得到了束流包络.观察了在高压电场中栅压对束流光学传输的影响,并获得了在不同能量范围内的栅压聚焦作用,为栅压调节提供了理论依据,也为将来对其它规格的电子帘加速器的物理设计积累了十分宝贵的经验.     

Simulation of conditions for the maximal efficiency of decimeter-wave klystrons

Using the mathematical model of electron beam transformation in a narrow tube developed by the authors and the KlypWin program suite, conditions for the maximal efficiency of decimeter-wave klystrons having from three to six amplification stages are simulated. Simulation is based on a real electron-optical system and real parameters of the cavities. It is shown that the maximal efficiency (across the load) is 83% for a four-cavity klystron, 86% for a five-cavity klystron, 88% for a six-cavity klystron, and 90% for a seven-cavity one. The electronic efficiency of the simulated seven-cavity klystron equals 94%, which implies the achievement of a global extremum.     

Maximal efficiency versus the amplification factor in double-cavity klystrons

The dependence of the maximal efficiency on the amplification factor is studied for double-cavity klystrons simulated based on real electron-optical systems and real electrodynamic parameters of cavities. Simulation uses a mathematical model of electron beam transformation in a narrow tube and a KlypWin software suite. It is shown that the maximal efficiency of such klystrons, 46–47%, is achieved at an amplification factor of 16–18 dB.     

高能入射电子与原子离子碰撞激发截面

本文采用玻恩近似,计算高能入射电子与原子(离子)碰撞激发截面。其中仔细处理了包括复杂原子在内的跃迁矩阵元角部分,因而可以作广泛计算。本文还将计算所得结果与其他方法作了比较,其符合程度一般是相当好的。     

An introduction to the statistical physics of active matter: motility-induced phase separation and the “generic instability” of active gels

In this work we review some statistical physics techniques to coarse grain active matter systems, writing down a set of continuum fields which track the evolution of macroscopic fields such as density, momentum, etc. While the method can be applied in general, we will focus here on two simple and by now well-studied, active matter examples. First, we will consider motility-induced phase separation, the phenomenon by which a concentrated suspension of self-propelled particles spontaneously separates into a dense and a dilute phase. Second, we will review the so-called “generic instability” of active gels, which refers to the nonequilibrium phase transition between a quiescent and a spontaneously flowing phase in a concentrated suspension of rodlike active particles. For both these cases, we also outline recent developments in the literature.     

1维亚微米弹道二极管在不同外加电压脉冲下的数值模拟

 以适合亚微米器件的流体动力学模型为基础，建立了1维数值模拟程序，程序中采用耦合牛顿法求解非线性方程组。应用该程序对亚微米1维弹道二极管进行了瞬态数值模拟，分析了外加低电压和高电压脉冲情况下的电场强度、载流子浓度、载流子温度等参数的变化情况。低电压脉冲下的结果与文献一致；对于文献中并未开展的高电压脉冲下的模拟，得到了器件处于非正常工作状态的各参数分布曲线，并尝试用二次击穿理论对结果进行分析。结果显示:随着外电压的升高，载流子的碰撞电离将导致少子空穴浓度急剧增大，并达到与电子浓度相同的量级，这时在器件分析中空穴方程已不能省略，并且载流子浓度将取代掺杂浓度控制电势分布，并进而影响电场及电流密度，涌极附近电场将增强，电流密度也将迅速增加。结论可为研究瞬态电磁脉冲对2维器件的损伤效应提供参考。     

Particle surface treatment for nanocomposites containing ceramic particles

Polymer matrix composites containing dispersed ceramic nanoparticles were formed by UV activated photopolymerization from the reactive liquid monomer hexanediol-diacrylate (HDODA). The polymer forming reaction proceeds by a free-radical mechanism. In forming polymer composites that contain nanoparticles, dispersing the particles as discrete entities is critical for developing optimum properties. In the as-received condition, ceramic particles are aggregated. They must be dispersed in the monomer but if the particles are not surface treated and stabilized, they rapidly settle out of the suspension. Surface modification of the ceramic allows the particles to be suspended in the organic monomer and stabilizes the dispersion so that the particles will not reagglomerate. In this study silanes were employed as surface modifiers to disperse two nano-particulate ceramics in the HDODA monomer. The ceramic particles used are silicon carbide (SiC) and barium titanate (BaTiO₃). The shapes and sizes of the ceramic particles were established using transmission electron microscopy (TEM). A method for dispersing nanoparticles was developed in which silane-treated particles were stabilized so that they did not settle out of the liquid monomer. An analytical method based on atomic force microscopy (AFM) was used to characterize the particle distribution in the cured composites. Focusing on work with SiC nanoparticles in HDODA as a model system, the process for silane application was advanced so that it successfully yielded composites having no aggregates with particle sizes closely matching those of the neat ceramic particles.