脊波导在速调管输出组件中的应用

在新型L波段多注速调管的研制中,为了降低电磁聚焦系统的设计难度,需要减小输出波导的截面尺寸。为此,提出了在速调管输出组件中应用脊波导的方案。针对该型速调管的要求,设计了完整的脊波导输出组件并进行验证。计算结果表明,这种采用了脊波导的速调管输出组件,能够在10%的带宽内达到1.2以下的驻波比,理论功率容量达到490 MW。采用了该方案的组件尺寸紧凑,加工方便,调试容易。     

S波段宽带高平均功率速调管输出段的研制

研制了一种用于S波段、7.1%带宽、高平均功率速调管的输出段结构。该结构采用双间隙重叠模耦合腔,利用短槽耦合方式,计算得到耦合槽的尺寸,常规选取两个谐振腔的频率、品质因子及两腔间隙中心之距等参数。根据这些参数加工冷测模型,冷测获得的槽的谐振频率和耦合系数与设计值误差只有2.5%。计算的阻抗矩阵曲线与冷测的相对阻抗曲线趋势基本一致,计算的功率与实际的热测结果均满足峰值输出功率大于1.1 MW、平均输出功率大于22 kW的设计要求。实验结果证明该输出段可达到7.1%的带宽,从而验证了该设计方法的正确性。     

S波段宽带高平均功率速调管输出段的研制

 研制了一种用于S波段、7.1%带宽、高平均功率速调管的输出段结构。该结构采用双间隙重叠模耦合腔,利用短槽耦合方式,计算得到耦合槽的尺寸,常规选取两个谐振腔的频率、品质因子及两腔间隙中心之距等参数。根据这些参数加工冷测模型,冷测获得的槽的谐振频率和耦合系数与设计值误差只有2.5%。计算的阻抗矩阵曲线与冷测的相对阻抗曲线趋势基本一致,计算的功率与实际的热测结果均满足峰值输出功率大于1.1 MW、平均输出功率大于22 kW的设计要求。实验结果证明该输出段可达到7.1%的带宽,从而验证了该设计方法的正确性。     

场分析法与阻抗叠加方法在速调管输出腔间隙阻抗计算中的应用

从分析速调管输出回路的电磁场分量入手,结合微波电路理论,提出了计算速调管输出回路间隙阻抗的场分析法。对于在谐振模式交叠频带上,群聚电子束电流同时与各模式的阻抗相作用,总阻抗是各模式阻抗的代数叠加的情况,提出了阻抗叠加方法。该方法原则上可求解任意给定间隙电阻所对应的间隙电抗值。计算表明,场分析法与等效间隙阻抗法计算结果最大相对误差为1.5％,阻抗叠加方法计算结果与冷测数据最大相对误差为10％。分析表明,多个谐振模式的引进是速调管输出腔加载滤波器展宽频带的物理实质。     

场分析法与阻抗叠加方法在速调管输出腔间隙阻抗计算中的应用

 从分析速调管输出回路的电磁场分量入手,结合微波电路理论,提出了计算速调管输出回路间隙阻抗的场分析法。对于在谐振模式交叠频带上,群聚电子束电流同时与各模式的阻抗相作用,总阻抗是各模式阻抗的代数叠加的情况,提出了阻抗叠加方法。该方法原则上可求解任意给定间隙电阻所对应的间隙电抗值。计算表明,场分析法与等效间隙阻抗法计算结果最大相对误差为1.5％,阻抗叠加方法计算结果与冷测数据最大相对误差为10％。分析表明,多个谐振模式的引进是速调管输出腔加载滤波器展宽频带的物理实质。     

宽带相对论速调管放大器模拟设计

设计了一种用于S波段、工作带宽10%的相对论速调管放大器结构。该宽带管采用多间隙输入腔、两个中间腔和重叠模双间隙输出腔来拓展相对论速调管放大器(RKA)群聚段和输出段的带宽, 模拟得到基波调制深度大于80%时, RKA群聚段和输出段的带宽分别为11%和15%。整管模拟时, 通过调节注入微波频率和功率, 得到最大功率1.58 GW、3 dB相对工作带宽10%、带内微波功率不小于1 GW的输出微波。     

宽带相对论速调管放大器模拟设计

设计了一种用于S波段、工作带宽10%的相对论速调管放大器结构。该宽带管采用多间隙输入腔、两个中间腔和重叠模双间隙输出腔来拓展相对论速调管放大器(RKA)群聚段和输出段的带宽, 模拟得到基波调制深度大于80%时, RKA群聚段和输出段的带宽分别为11%和15%。整管模拟时, 通过调节注入微波频率和功率, 得到最大功率1.58 GW、3 dB相对工作带宽10%、带内微波功率不小于1 GW的输出微波。     

速调管双间隙双耦合口输出结构

基于等效电路理论,提出了一种双间隙双耦合口输出结构的设计方法及计算双耦合口输出腔外观品质因数的方法。利用三维电磁场软件,设计了满足阻抗频率特性要求的双间隙单耦合口输出结构及前置腔和输出腔分别具有相同参数的双间隙双耦合口结构。然后,将两者的阻抗频率特性进行比较,通过微调整该输出腔与耦合槽的尺寸,可以得到与单耦合口输出结构一致的阻抗频率特性曲线。     

速调管双间隙双耦合口输出结构

基于等效电路理论,提出了一种双间隙双耦合口输出结构的设计方法及计算双耦合口输出腔外观品质因数的方法。利用三维电磁场软件,设计了满足阻抗频率特性要求的双间隙单耦合口输出结构及前置腔和输出腔分别具有相同参数的双间隙双耦合口结构。然后,将两者的阻抗频率特性进行比较,通过微调整该输出腔与耦合槽的尺寸,可以得到与单耦合口输出结构一致的阻抗频率特性曲线。     

用场分析法求解速调管输出回路特性参数

为解决速调管输出回路特性参数计算时遇到的困难,结合场分析的手段和3维电磁场模拟计算软件ISFEL3D后处理部分,提出了场分析法。理论分析表明,场分析法可用于计算单注单间隙、多注单间隙、单注多间隙和多注多间隙等各种速调管输出回路的谐振频率、间隙阻抗实部和外观品质因数等特性参数。通过对单注单间隙速调管输出回路的举例计算表明,场分析法的计算结果与反射相位法和等效间隙阻抗法的计算结果吻合较好,初步证实了该方法的可操作性和理论推导的正确性。     

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     

动态MTF的数值计算与分析

受振动的影响,在积分时间内,光学系统成像是一个动态过程.对于动态成像,常采用动态调制传递函数(MTF)作为评价振动对像质影响的工具.针对动态MTF,提出一种适用于任意运动形式的数值计算方法,该方法还可以扩展到计算二维运动时的动态MTF.该方法可用于预估和评价动态成像系统的成像质量,计算的结果还可用于运动模糊图像的仿真与...     

反射系数相位法计算谐振腔外观品质因数的局限性

分析了反射系数相位法原理中所采用的完全耦合电路和实际等效电路之间的差异,指出采用反射系数相位法计算谐振腔外观品质因数失效的原因是：传输线与谐振腔只通过部分电感耦合;π模双间隙腔中存在耦合槽。定量计算表明：当谐振腔中耦合电感与非耦合电感之比小于0.1,或者缝模频率小于2π模频率时,反射系数相位法就会失效。结合实际谐振腔的参数值进行分析得出：导致反射系数相位法失效的最主要原因是传输线与谐振腔只通过部分电感耦合,并且耦合电感太小。     

非定常动态演化伴随优化设计方法

研究了基于定常流动解和伴随方程定常解基础上的传统的伴随方法.在此基础上对定态飞行气动外形的优化设计提出了基于非定常流动控制方程瞬态解和非定常伴随方程瞬态解的新的优化方法,称之为动态演化伴随方法.这种新的优化方法保留了传统伴随方法适用于具有大数量设计变量的气动优化问题,而且比传统的伴随方法可节省大量的计算时间.大量算例计算结果表明,新方法与传统方法具有相同的精度.     

密立根油滴实验的动态测量法

本文基于对动态法测量微小电量的物理过程分析,开发了动态法测量微小电量的数据处理程序,使动态法可以便捷地应用于教学,拓展了密立根油滴实验的外延,丰富了这一经典实验的物理内涵,使学生可以更好地理解密立根油滴实验及运动方程在解决实际问题中的应用.     

超声法测速在气垫导轨实验中的应用

用超声脉冲回波法对滑块位置与速度进行连续测量。     

Single-sheet identification method of heavy charged particles using solid state nuclear track detectors

The theoretical and experimental investigations of the penetration of charged particles in matter played a very important role in the development of modern physics. Solid state nuclear track detectors have become one of the most important tools for many branches of science and technology. An attempt has been made to examine the suitability of the single-sheet particle identification technique in CR-39 and CN-85 polycarbonate by plotting track cone length vs. residual range for different heavy ions in these detectors. So, the maximum etchable ranges of heavy ions such as ⁹³Nb, ⁸⁶Kr and ⁴He in CR-39 and ⁴He and ¹³²Xe in CN-85 polycarbonate have been determined. The ranges of these ions in these detectors have also been computed theoretically using the Henke-Benton program. A reasonably good agreement has been observed between the experimentally and theoretically computed values.