回旋速调放大器输入谐振腔分析及数值模拟

输入谐振腔将波导输入的高频信号转化为内腔中工作模式的驻波场,以实现对回旋电子注角向速度的调制。对输入谐振腔的同轴谐振腔和两端开孔的圆柱谐振腔分别进行了解析分析,数值计算中引入修正来反应耦合狭缝的影响,几min就能完成一种结构尺寸的计算分析。通过优化得到输入谐振腔的初步结构和尺寸,然后利用三维高频分析软件HFSS进行精确的模拟和修正,提高模式转化效率和纯度,获得了高性能的输入谐振腔。     

同轴回旋行波放大器的理论和数值研究

给出了一组描述同轴回旋行波放大器中波束相互作用的非线性自洽方程组,对该放大器的运行特性进行了研究。得到：在小信号区,辐射场的增益随同轴波导的内外半径比b/a的增加而增加,达到饱和时的辐射功率仅略有下降;内外导体管壁上的功率损耗密度随b/a的增加而减小。采用电压为90kV,电流为10A,纵向速度零散度为3%,速率比为1的电子束,在34.26～36.78GHz的频率范围内,计算得到了峰值功率约230kW的微波输出,相应的增益和效率分别为46.6dB和25.5%,带宽为7%,内外导体管壁上功率的最大损耗分别为80和56W/cm2。     

高功率弯波导TE01-TM11模式变换临界角分析

在模式耦合理论的基础上,采用传统的波导轴线圆弧弯曲的方法,对TE01-TM11模式变换器的临界角进行了全面的优化分析。得出在临界角情况下,若考虑多模因素,则不能使TE01-TM11的能量发生全转换,而真正的最优化能量全转换角在临界角的附近,且转换的效率与弯波导曲率相关。     

用冲击波测量黑腔辐射温度的新方法

用解析方法和数值模拟方法研究了用冲击波测量黑腔辐射温度的可能性及其可能达到的精度。结果表明, 通过精确测量镶嵌于黑腔靶侧面中间的Al楔形靶中冲击波的传播速度和压力的变化来推断黑腔的辐射温度随时间的变化是一种可行的方法, 而且可以大幅度地提高辐射温度的测量精度。     

强脉冲离子束辐照热-力学效应研究

采用自行研制的ITSW软件通过数值模拟方法研究了不同能量离子束辐照材料时的能量沉积及所产生的烧蚀、喷射冲量及热激波等效应。     

回旋行波放大器中的电子束群聚与增益

给出了描述回旋行波放大器中辐射场演化的方程组,对电子束的群聚做了详细的理论分析,推导出了辐射场小信号增益的解析表达式,并得到两点结论：在小信号区,力群聚作用可超过惯性群聚作用而产生负增益;在一定条件下,轴向群聚和角向群聚这两种作用可以相互增强。     

脉冲电子束对材料破坏效应的数值研究

利用Monte Carlo方法计算了电子束的能量沉积,用流体动力学方程计算了热击波的传播, 所用物态方程为GRAY三相物态方程。全部计算均由程序DRAM1D完成。讨论了波的传播规律, 并给出了铝材迎光面反冲速度峰值及比质量亏损与电子束的入射通量和能量之间的关系。     

零电磁材料特性模拟及分析

利用时域有限差分法分别模拟了线源、TM波和偶极子激励下零电磁材料的角度滤波和波形变换特性。仿真结果表明:当电磁波的入射方向垂直于零电磁材料表面时,电磁波可完全穿过零电磁材料;对不同表面形状的零电磁材料,透射波的相位完全由材料输出面决定;在线源或偶极子上覆盖一层输出面为平面的零电磁材料,其辐射可变换成平面波,并且多个线源或偶极子组成的天线阵,单元天线的数目增加至N个时,其辐射场强也提高为N0.5倍。     

电磁波穿透墙体的衰减特性

应用平面电磁波理论和菲涅耳公式分析了电磁波穿透不同介质的衰减特性,对不同的极化方式、入射角、介电常数、电导率、损耗角正切和频率下,电磁波在介质间的透射性能及介质中的传输衰减特性进行了分析,对常见的普通混凝土墙、37砖墙、24砖墙、石膏空心板、水泥泡沫板、木板和玻璃与频率的衰减特性进行了数值仿真,比较了新砌混凝土墙、实心粘土砖墙和多孔粘土砖墙的损耗特点,将仿真结果与实际测量及参考文献测量结果进行了比较,结果表明仿真的墙体频率衰减趋势与实际测量结果一致,衰减数值接近并略低于实测结果。     

内导体半径对同轴相对论返波振荡器工作频率的影响

利用电磁软件Superfish求解了同轴慢波结构中准TEM模对应的π模的电场矢量分布,分析了内导体半径对谐振频率的影响。采用Karat 2.5维全电磁粒子模拟程序设计了一个L波段相对论返波振荡器,研究了内导体半径参数改变对器件工作频率的影响。通过使用半径为0.50,0.75,1.00 cm的内导体,实验测得微波中心频率分别为1.64,1.63,1.61 GHz,变化趋势与理论分析结果一致。实验测得频率比粒子模拟结果仅高0.01 GHz,两者吻合较好。