定向耦合法测量非标准接口元件驻波系数

利用网络分析仪,根据需要在设定的频率范围进行扫频测量,网络分析仪的端口1输出的微波信号经过微波传输转换器进入与待测非标准元件匹配连接的连接段（如波导）;网络分析仪的端口2连接定向耦合器,用于监测传输段内的反射微波信号。首先,在非标准接口端面连接短路面,通过网络分析仪测量反射信号在设定频点的相对幅度值;然后去掉短路面,在非标准接口端面连接待测元件,再次测量反射信号在特定频点的相对幅度值;最后根据本文推导的公式得出驻波系数。该方法的测量误差与定向耦合器的方向性（方向性系数越大越好）和待测元件驻波系数有关。将该方法运用在非标准接口匹配负载驻波系数的测量中,定向耦合器方向性系数取为40 dB,测得其驻波系数小于1.2,误差小于20%。该方法简便可行,可以用于测量常用的非标准接口元件尤其是非标准低驻波系数元件的驻波系数。     

用于X波段模块化相对论速调管放大器在线测量的紧凑型定向耦合器设计

为实现模块化相对论速调管放大器功率、频率和相位的在线测量,对紧凑型高定向性高带宽的定向耦合器进行了仿真和实验研究。利用小孔耦合理论和相位叠加原理进行理论分析,设计了一种双孔紧凑型定向耦合器,在此基础上采用主、副波导正交连接,耦合孔沿轴向和角向二维分布的方法,进一步缩短了耦合器的长度。通过电磁仿真对耦合器各参数进行优化,模拟结果表明：当中心频率为10 GHz时,普通双孔定向耦合器对TM01模式的耦合度为-60.68 dB,在250 MHz的带宽内定向性大于20 dB,此时耦合区长度为3.49 cm。改进型定向耦合器对TM01模式的耦合度为-58.1 dB,在300 MHz的带宽内定向性大于20 dB,此时耦合区长度仅为1.8 cm（约0.6λ）。耦合器的冷腔实验测量结果与仿真结果符合较好。     

圆波导定向耦合器在高功率微波测量中的应用

介绍了大功率容量定向耦合器的设计、标定、测试与应用情况。以X波段圆波导定向耦合器为例,在9.2~10.2 GHz的频带范围内,基于小孔耦合理论优化设计的结构,其耦合度可以稳定在(55±2)dB以内,隔离度大于80 dB。在此基础上,设计加工了X波段圆波导定向耦合器并进行了标定测试,测试与仿真结果吻合较好,高功率微波实验证实了其具有较高功率容量,能够满足实验需求。该类圆波导定向耦合器已广泛应用于实验室高功率微波源的在线测量装置中。     

圆波导定向耦合器在高功率微波测量中的应用

介绍了大功率容量定向耦合器的设计、标定、测试与应用情况。以X波段圆波导定向耦合器为例,在9.2~10.2 GHz的频带范围内,基于小孔耦合理论优化设计的结构,其耦合度可以稳定在(552) dB以内,隔离度大于80 dB。在此基础上,设计加工了X波段圆波导定向耦合器并进行了标定测试,测试与仿真结果吻合较好,高功率微波实验证实了其具有较高功率容量,能够满足实验需求。该类圆波导定向耦合器已广泛应用于实验室高功率微波源的在线测量装置中。     

驻波法测量声速实验的系统误差分析

在驻波法测量声速的实验中,系统误差产生的主要原因是:声波在两端面间多次反射,入射波与反射波并非形成理想驻波;能量损耗以及回程差等。为此,在实验中应采取的措施是:选定压电换能器的反射面与接收面的距离后开始测量;准确判断测量点(极大值的位置);以及改进仪器设备等。     

复合型变耦合系数定向耦合器开关特性的研究

研究了高斯—常数—高斯平滑连接的复合型变耦合系数定向耦合器的开关特性曲线。研究了耦合器各分段长度对开关曲线的影响。数值模拟发现,耦合器各组成部分的参量对耦合器开关曲线尾部的振荡及开关功率的大小均有影响,且呈现出一定的规律性。高斯型波导部分的相对长度以及直波导部分所占份额共同决定了耦合器开关曲线尾部的振荡大小,且开关曲线的振荡与耦合函数的傅里叶变换的振荡密切相关。     

X波段高功率微波选模定向耦合器

高功率、长脉冲是高功率微波技术发展的趋势,提高微波器件的功率容量成为一项重要的任务,使用过模器件可以有效提高微波源的功率容量,然而却会带来微波源中同时存在多种模式的问题。为了识别一个X波段长脉冲过模高功率微波源的输出主模TM01模式,设计了一种在线选模定向耦合器,进行了理论分析和模拟优化设计。当频率范围为9.2~9.6 GHz时,模拟结果显示该选模耦合器对TM01模的耦合度为-54 dB,在400 MHz带宽内定向性大于35 dB,对TM02模的抑制度大于15 dB,功率容量可达到3 GW以上。     

X波段高功率微波选模定向耦合器

高功率、长脉冲是高功率微波技术发展的趋势,提高微波器件的功率容量成为一项重要的任务,使用过模器件可以有效提高微波源的功率容量,然而却会带来微波源中同时存在多种模式的问题。为了识别一个X波段长脉冲过模高功率微波源的输出主模TM01模式,设计了一种在线选模定向耦合器,进行了理论分析和模拟优化设计。当频率范围为9.2~9.6 GHz时,模拟结果显示该选模耦合器对TM01模的耦合度为-54 dB,在400 MHz带宽内定向性大于35 dB,对TM02模的抑制度大于15 dB,功率容量可达到3 GW以上。     

一种带状线定向耦合器场分布的求解

通过两次利用Schwarz-Christoffel 变换函数,先把理想的带状线变换到实轴上,然后再变换成为平板电容器,得到与两次变换过程相对应的两个变换函数,从而根据复合函数的性质,求出波导-带状线-同轴线型定向耦合器中的场分布。再根据小孔耦合理论,导出了耦合度、方向性的计算公式。最后对耦合度的理论计算结果与实际测试数据进行了对比,两者仅相差1.04 dB,吻合得很好。     

一种带状线定向耦合器场分布的求解

 通过两次利用Schwarz-Christoffel 变换函数,先把理想的带状线变换到实轴上,然后再变换成为平板电容器,得到与两次变换过程相对应的两个变换函数,从而根据复合函数的性质,求出波导-带状线-同轴线型定向耦合器中的场分布。再根据小孔耦合理论,导出了耦合度、方向性的计算公式。最后对耦合度的理论计算结果与实际测试数据进行了对比,两者仅相差1.04 dB,吻合得很好。     

回旋速调管输入耦合器分析与设计

 对Ka波段工作模式为TE₀₁模和TE₀₂模的两种回旋速调管的输入耦合器进行了详细研究,利用模式匹配理论和HFSS建模仿真计算了内圆柱腔和外同轴腔的尺寸;提出了一种与软件计算相结合的模式纯度计算方法,对内腔工作模式纯度、内外腔能量分数进行了计算。内腔侧面上的耦合缝的大小、角向位置都直接决定外同轴腔内的TE_m11模向内圆柱腔的TE_0n1模的耦合情况。针对耦合缝与输入波导成45°和0°分布两种情况,研究了耦合缝长、宽和角向偏移,以及内外腔频差对频率、Q值及内腔能量分数的影响。分别设计了Ka波段内腔工作模式为TE₀₁₁、外腔为TE₄₁₁和内腔TE₀₂₁、外腔TE₈₁₁的两种输入耦合器,并利用矢量网络分析仪对内腔工作模式为TE₀₁₁的耦合器进行了冷高频测量,测得频率为34.257 GHz,与计算结果34.300 GHz仅相差43 MHz。     

一种实现光纤耦合器分光比微调的新方法

随着光纤通信技术的不断发展,光纤通信中至关重要的光无源器件——光纤耦合器,其使用量正在不断的增加。如何提高光纤耦合器的成品率已成为一个很重要的问题。通过对具有一定分光比的未封装的窄带光纤耦合器的一端进行固定和在另一端进行扭转,可以实现耦合器分光比的微调。实验表明,对耦合器施加扭转力矩会使耦合器的分光比发生一定的变化,并且在扭转的过程中附加损耗的变动很小。利用这一特性可以对偏离预定分光比的耦合器的分光比实现微调,从而可得到更符合要求的分光比,提高了成品率。     

动力论法修正高功率微波大气传输的大气介电常数

 高功率微波在大气中传输会使气体电离产生等离子体，导致大气的介电常数和折射指数发生变化。介绍了在初等理论条件下各向同性的等离子体中的大气介电常数，给出速度为麦克斯韦分布时电子与分子的碰撞对介电常数的影响，并用动力论法导出高功率微波作用下的大气介电常数及修正系数公式。     

A new structure and its analytical model for the vertical interface electric field of a partial-SOI high voltage device

A new partial-SOI (PSOI) high voltage device structure called a CI PSOI (charge island PSOI) is proposed for the first time in this paper. The device is characterized by a charge island layer on the interface of the top silicon layer and the dielectric buried layer in which a series of equidistant high concentration n⁺-regions is inserted. Inversion holes resulting from the vertical electric field are located in the spacing between two neighbouring n⁺-regions on the interface by the force with ionized donors in the undepleted n⁺-regions, and therefore effectively enhance the electric field of the dielectric buried layer (E_I) and increase the breakdown voltage (BV), thereby alleviating the self-heating effect (SHE) by the silicon window under the source. An analytical model of the vertical interface electric field for the CI PSOI is presented and the analytical results are in good agreement with the 2D simulation results. The BV and E_I of the CI PSOI LDMOS increase to 631~V and 584~V/μ m from 246~V and 85.8~V/μ m for the conventional PSOI with a lower SHE, respectively. The effects of the structure parameters on the device characteristics are analysed for the proposed device in detail.     

A method to measure the Brillouin frequency shift of the medium through Brillouin amplification ratio

In order to measure the Brillouin frequency shift (BFS) of the medium, this paper proposes a method using mixtures in a two-cell stimulated Brillouin scattering system, which uses a medium to be measured as amplifier medium and a mixture medium as generator medium. The seed light from the generator gains effective amplification in the amplifier and the amplification ratio changes with the mixing fraction. Only when the BFS of the mixture medium is equal to that of the medium in the amplifier does the seed light obtain the maximum amplification ratio. The method has the advantage of independence of the wavelength of the incident light.     

凝固前沿和气泡相互作用的大密度比格子玻尔兹曼方法模拟

建立了二维双组分两相流的大密度比格子玻尔兹曼方法 (lattice Boltzmann method, LBM)模型. 该模型基于改进的Shan-Chen伪势多相流LBM模型, 结合采用不同时间步长的方法, 实现密度比达800以上的气液两相流模拟. 为了对模型进行验证, 模拟了在不同气液相互作用系数和密度比条件下气泡内外压力差与其半径之间的关系, 其结果满足Laplace定律. 将所建立的大密度比LBM与介观尺度的元胞自动机(cellular automaton, CA)和有限差分法(FDM)相耦合, 用LBM模拟气液两相流, 用CA方法模拟固相生长, 用有限差分法模拟温度场, 采用LBM-CA-FDM耦合模型对定向凝固过程中凝固前沿的气泡与液-固界面之间的相互作用进行模拟研究. 结果表明, 绝热气泡的存在影响了温度场分布, 使得凝固前沿接近气泡时, 液-固界面凸起, 在不同的固相生长速度条件下, 出现凝固前沿淹没气泡或气泡脱离凝固前沿的不同情况, 模拟结果与实验结果符合良好. 关键词： 格子玻尔兹曼方法 元胞自动机 凝固 气泡     

对皮尔斯电子枪综合法的改进

 在低压缩比、低导流系数情况下,对Vaughan迭代综合法因阴极半锥角初始值取得不合理而失效的原因进行了分析,并对其中的迭代公式进行了合理修正。采用Vaughan迭代综合法和修正后的迭代综合法验算了13支不同性能的电子枪,结果表明：采用修正迭代法,阴极半锥角初始值即使在0°~70°取值,都能得出正确的计算结果。在原来Vaughan法适应的情况下,修正法与原方法的阴极半锥角结果之间差值小于1°;在原来Vaughan法失效的情况下(如低导流系数、低压缩比小于7),改进后的方法也能得到接近实测值的合理结果。     

A method to measure the nonlinear force caused emittance growth in a RF photoinjector

Based on the multi-slit method, a new method is introduced to measure the non linear force caused emittance growth in a RF photoinjector. It is possible to reconstruct the phase space of a beam under some conditions by the multi-slit method. Based on the reconstructed phase space, besides the emittance, the emittance growth from the distortion of the phase space can also be measured. The emittance growth results from the effects of nonlinear force acting on electron, which is very important for the high quality beam in a RF photoinjector.     

Experimental investigation of the relativistic backward wave oscillator with a periodic guiding magnetic field

Experiment is carried out on the accelerator Sinus-700 to investigate the Relativistic Backward Wave Oscillator (RBWO) with a periodic guiding magnetic field. When the strength of the guiding magnetic field, whose period is 4.6 cm, is 0.54 T, a microwave output power of 0.95 GW at 9.1 GHz microwave frequency is achieved. It is shown that the RBWO with a periodic guiding magnetic field is feasible.