矩形开口波导天线特性的数值模拟

利用电磁场模拟软件模拟了BJ100矩形开口波导的增益特性,探讨了法兰和波导长度对矩形开口波导增益的影响,得出了开口波导增益随波导长度以半波长为周期振荡的规律。为了减小增益随频率的振荡,抑制法兰对开口波导增益的影响,采用在波导外壁宽边贴覆吸波材料的办法。数值模拟表明:在波导外壁宽边贴上吸波材料后,增益随频率振荡的现象减弱或消失,矩形开口波导方向图的主瓣变宽,中心的增益值最大,满足高功率微波辐射场测量中使用的要求。     

开口波导有效接收面积的测量

 讨论了用开口波导N5作为接收天线的有效面积的测量，给出了测试的原理和方法，并给出了该开口波导的有效接收面积与频率的关系的测试结果。将测试结果与俄国人标定的结果进行了比较。结果表明测试结果是可信的，为准确测试高功率微波源的输出辐射场功率提供了必要条件。该测试方法也适用于其他天线的增益和有效面积的测量。     

开口波导有效接收面积的测量

讨论了用开口波导N5作为接收天线的有效面积的测量,给出了测试的原理和方法,并给出了该开口波导的有效接收面积与频率的关系的测试结果。将测试结果与俄国人标定的结果进行了比较。结果表明测试结果是可信的,为准确测试高功率微波源的输出辐射场功率提供了必要条件。该测试方法也适用于其他天线的增益和有效面积的测量。     

锥形慢波结构波导谐振腔微波发生器

 利用二维半的PIC等离子体物理程序设计了一种新的结构简单、体积小、重量轻、频率稳定的高功率、高效率的微波器件。此器件采用了锥形慢波结构波导谐振腔,不用外加引导磁场。微波频率可以设计为f=1.6 ~12GHz,功率P_out可达GW。     

锥形慢波结构波导谐振腔微波发生器

利用二维半的PIC等离子体物理程序设计了一种新的结构简单、体积小、重量轻、频率稳定的高功率、高效率的微波器件。此器件采用了锥形慢波结构波导谐振腔,不用外加引导磁场。微波频率可以设计为f=1.6 ~12GHz,功率Pout可达GW。     

微波脉冲与孔阵矩形腔体耦合的数值模拟研究

利用时域有限差分(FDTD)方法对微波脉冲与孔阵矩形腔体的耦合过程进行了数值模拟研究. 当孔缝阵中的孔缝长边垂直于入射电场方向时, 详细分析了微波脉冲与孔缝阵矩形腔体的耦合过程中孔阵面上各个孔缝中心点的电场分布情况. 结果表明, 在平行于入射电场方向上排列的孔缝中, 处在中心的孔缝场增强效应最弱, 孔缝场增强效应由中心向两侧依次对称的增强; 在垂直于入射电场方向上排列的孔缝中, 处在中心的孔缝场增强效应最强, 孔缝场增强效应由中心向两边依次对称的减弱. 同时, 讨论了孔缝孔阵中孔缝个数、间隔等因素对各孔缝中心点的场增强效应和腔体内的耦合场分布的影响.     

强微波脉冲在波导中传输的数值模拟

应用电子流体方程与麦克斯韦方程对强而短的电磁脉冲传输的物理过程进行了数值模拟。给出了不同压强条件下的击穿等离子体峰值电子密度、峰值电子流体能量、击穿的位置、电磁能的潜行（ｓｎｅａｋ－ｔｈｒｏｕｇｈ）时间及电磁能的透过量等特征参数。不但可以看到初始电子均匀分布情况下高功率微波（ＨＰＭ）脉冲的“尾蚀”（ｔａｉｌ－ｅｒｏｓｉｏｎ）现象，而且还发现初始电子高斯分布情况下ＨＰＭ脉冲的“分裂”（ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ）过程。分析了各种结果的物理原因。     

单次短脉冲微波频率分析系统环流波导色散线

提出环流波导色散线微波频率分析方法,介绍了环流波导色散线系统设计思想、电路工作原理、主要性能及应用结果。实验应用表明,该系统测频分辨力比相同长度普通色散线提高6倍以上,克服了微波脉宽引起的测频误差,测量误差小于2％,同时能 够测量不同频率成份在微波脉冲中的时间分布,为单次短脉冲微波频率分析提供了一种有效的手段。     

单次短脉冲微波频率分析系统环流波导色散线

 提出环流波导色散线微波频率分析方法,介绍了环流波导色散线系统设计思想、电路工作原理、主要性能及应用结果。实验应用表明,该系统测频分辨力比相同长度普通色散线提高6倍以上,克服了微波脉宽引起的测频误差,测量误差小于2％,同时能 够测量不同频率成份在微波脉冲中的时间分布,为单次短脉冲微波频率分析提供了一种有效的手段。     

远红外波导FEL振荡器的数值模拟

利用ＦＥＬＯ８程序对远红外ＦＥＬ振荡器进行数值模拟，验证了２００ｐｍＦＥＬ的可行性，得到初始小讯号增益２５％，±１１０ｐｓ范围内的电子束时间间隔晃动对激光功率和小讯号增益影响不显著。     

内开槽矩形波导栅慢波电路高频特性的数值分析

介绍了用德国CST公司提供的MWS 4.2软件模拟计算色散特性和耦合阻抗的理论方法,对内开槽矩形波导栅结构的高频特性进行了数值模拟。结果表明：在传统矩形波导栅结构的基础上,开槽后的矩形波导栅结构比开槽前的相速更低,用作行波管的慢波结构时,可降低工作电压,工艺上容易实现,而且耦合阻抗均在45 W以上,满足毫米波行波管的要求;在内开槽宽度一定的前提下,槽深、栅间距和栅周期的增大对降低系统相速有利。     

内开槽矩形波导栅慢波电路高频特性的数值分析

 介绍了用德国CST公司提供的MWS 4.2软件模拟计算色散特性和耦合阻抗的理论方法,对内开槽矩形波导栅结构的高频特性进行了数值模拟。结果表明：在传统矩形波导栅结构的基础上,开槽后的矩形波导栅结构比开槽前的相速更低,用作行波管的慢波结构时,可降低工作电压,工艺上容易实现,而且耦合阻抗均在45 W以上,满足毫米波行波管的要求;在内开槽宽度一定的前提下,槽深、栅间距和栅周期的增大对降低系统相速有利。     

Metamaterial absorbers realized in an X-band rectangular waveguide

In this paper,we demonstrate six types of metamaterial absorbers(MMAs) by measuring their absorptivities in an X-band(8-12 GHz) rectangular waveguide.Some of the MMAs have been demonstrated previously by using the free space measurement method,and the others are proposed firstly in this paper.The measured results show that all of the six MMAs exhibit high absorptivities above 98%,which have similar absorbing characteristics to those measured in the free space.The numerically obtained surface current densities for each MMA show that the absorbing mechanism is the same as that under the free space conditions.Such a demonstration method is superior to the conventional free space measurement method due to the small-scale test samples required,the simple measure device,and its low cost.Most importantly,the proposed method opens a way to enable MMAs to be used in microwave applications such as matched terminations.     

高功率过模圆波导到两路矩形波导功分器

基于模式匹配法分析了高功率过模圆波导到两路矩形波导功分器在传输过程中高阶模式的传输和反射问题,分析得到了高传输效率对过模圆波导的要求,并以此仿真设计了中心频率为2.88GHz的功分器,设计结果表明:在中心频率下反射系数为0.05,对应的圆波导TM01模到矩形波导TE10模传输效率大于99%,真空中功率容量为2.83GW;在2.82~2.94GHz的频带范围内反射系数小于0.1,对应的传输效率大于98%。     

高功率过模圆波导到两路矩形波导功分器

基于模式匹配法分析了高功率过模圆波导到两路矩形波导功分器在传输过程中高阶模式的传输和反射问题,分析得到了高传输效率对过模圆波导的要求,并以此仿真设计了中心频率为2.88 GHz的功分器,设计结果表明：在中心频率下反射系数为0.05,对应的圆波导TM01模到矩形波导TE10模传输效率大于99%,真空中功率容量为2.83 GW;在2.82～2.94 GHz的频带范围内反射系数小于0.1,对应的传输效率大于98%。     

高功率微波弯曲矩形波导设计

利用模式耦合理论,在理论推导出弯曲矩形波导TE01模和高阶模之间耦合系数显式表达的基础上,对弯曲矩形波导进行了实例研究。HFSS软件数值仿真结果表明：设计的矩形波导TE01-TE02模式转换器在9.5 GHz转换效率达到99.9%,转换效率大于90%的工作带宽为8.60～10.48 GHz;设计的弯曲矩形波导传输线,可有效传输TE01模,不激励起高阶模式。HFSS数值仿真结果验证了所设计的传输线工作带宽和功率容量均能够满足使用要求。     

螺旋波纹壁圆柱波导回旋行波放大器的非线性模拟

 给出了螺旋波纹壁圆柱波导回旋行波放大器非线性模拟中,处理偏模的初值问题和计算精度瞬时监测问题两项关键技术。采用这些技术编制的程序所得到的数值计算结果与Denisov等人实验观测值符合得很好。在此基础上,对电子束速度离散、螺旋开槽周期和开槽深度对效率的影响,进行了非线性模拟研究。结果表明：螺旋波纹壁圆柱波导回旋行波放大器效率对电子束速度离散不敏感,而对螺旋波纹开槽周期和开槽深度的依赖性较强;通过参数优化可望把目前实验的效率水平提高到25.6%。     

横向电感膜片微波矩形波导的传输特性

以微波传输线等效二端口网络模型等效电路理论近似分析了含有横向电感膜片矩形波导的结构。计算发现,矩形波导内置一对膜片时膜片的宽度会影响散射参数的相位和振幅,而膜片放置的位置对散射参数的幅值及带宽没有影响。根据微波无反射传输的条件,研究了微波矩形波导内置两组横向电感膜片结构的转移矩阵。采用Matlab编程计算,得到在插入衰减最小时两组膜片在波导中的最佳间距。等效电路理论计算结果与用CST软件仿真的结果相符。研究发现,在膜片间距取最佳值时,两种方法得到的相对带宽差值仅为0.59%。