拉盖尔高斯光的衍射和轨道角动量的弥散

根据菲涅耳衍射积分和拉盖尔高斯光束场强分布,对拉盖高斯光束中的圆孔衍射、单缝衍射和方孔衍射进行了研究,并分析了拉盖高斯光束的相位结构对光束衍射后场分布的影响。拉盖高斯光束的相位奇点落在衍射孔中心时,由螺旋谱计算出拉盖高斯光束通过单缝和方孔衍射后的轨道角动量的弥散程度,从理论上证明了拉盖尔高斯光束通过圆孔衍射后,轨道角动量不发生弥散。     

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。     

Influence of Electric Field Distribution on High-Power Array Antenna Radiation Pattern with Rectangular Aperture

The antenna element with rectangular aperture is one of the main forms of the array antenna. The electric field amplitude distribution of the rectangular aperture, as well as the phase distribution is the most important parameter that affects the radiation gain and beam direction of the array antenna. In this work, a theoretical study is carried out on array antennae for high-power microwave （HPM） applications. An electric integration method is applied to obtain the far-field radiation pattern with different kinds of electric field distributions. Moreover, the influence of the electric field amplitude and phase on the performance of the array antenna is analyzed. For one antenna element, uniform electric field distribution is not the best choice. However, the uniform distribution has specific advantages for an array antenna consisting of combined antenna elements. The phase deviation has more significant influence on the performance of the array antenna than the amplitude deviation. It indicates that a good working phase shifter with high-power capacity and time-adjusting capability is very important.     

空气和SF6气体击穿对微波传输的影响

通过喇叭有效口径渐变法进行了L波段、脉宽30 ns的高功率微波空气以及SF6气体击穿实验,给出了实验中得到的典型波形,分析了空气以及SF6气体击穿对微波传输的影响。实验表明:空气击穿产生等离子体对微波传输的影响主要表现为对微波功率的反射,使微波脉宽变窄,而SF6击穿则主要体现为对微波功率的吸收,使峰值功率降低。关键词: Abstract:Key words:     

喇叭有效口径渐变法测量高功率微波天线近场气体击穿

设计了喇叭有效口径渐变法测量高功率微波气体击穿的实验方案,通过连续改变喇叭的有效口径改变天线近场的电场强度,使微波传输达到气体击穿的条件。介绍了实验原理及诊断方法,进行了L波段的高功率微波天线近场空气击穿实验,分析了实验中得到的典型波形。结果显示:脉宽30 ns、L波段的微波在0.4×105 Pa空气中击穿阈值为33.9 kV/cm。实验现象与设计吻合,验证了该方案研究微波气体击穿的可行性。     

带电粒子与静电波相互作用单粒子方程的严格解

研究了带电粒子与静电波之间的相互作用, 给出了带电粒子运动方程的严格解, 得出了粒子的速度的解析表达式, 同时推导出了带电粒子被静电波俘获的数学条件, 讨论了粒子与波能量交换的物理过程, 对现有等离子体物理的教材中相关的问题是一个补充. 本文结果对带电粒子加速器、微波管以及基础等离子体问题的研究有一定参考意义.     

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.     

波导缝隙阵列天线高功率微波应用探索

设计了一种波导窄边缝隙天线阵,其微波传输工作于行波状态,绝大部分能量被缝隙耦合辐射,其余能量被匹配负载吸收。通过等效电路的方法,使得各个缝隙达到均匀辐射,从而具备可拓展组阵能力,此外通过设计移相结构改变相位差,实现方位角方向的波束扫描。该缝隙天线工作在行波状态,避免了电场集中现象的出现,且工作于真空环境,具有较高的功率容量。     

高功率微波与电子系统电路单元相互作用的理论分析

利用等离子体理论研究了电路中微波等离子体运动对电容元件的影响,给出了可能引起电路扰乱状态的参量条件.当微波等离子体较稀薄?且微波的频率或等离子体电子的渡越时间高到一定程度时,扰乱阈值与微波频率的平方成正比;如果微波的频率或等离子体电子的渡越时间低到一定程度时,其电场的特性接近直流特性,扰乱阈值与微波频率没有明显的依赖关系.从总体上看,微波频率越低,越容易扰乱集成电路的工作状态.如果等离子体频率与高功率微波频率相接近,则会产生共振效应,此时等离子体电子的振荡的幅值会大幅度提高,更容易扰乱电路的工作状态.     

波导内场增强法测量微波气体击穿

提出并研究了波导内场增强法测量微波气体击穿的实验方案,在密闭波导内加金属针实现电场增强,通过调节微波源辐射功率及两针距离,使微波传输达到气体击穿的条件。介绍了实验原理及诊断方法,进行了频率2.86 GHz、脉宽180 ns的微波在0.1 MPa空气中的击穿实验,分析了实验中得到的典型波形。结果表明实验现象与设计吻合,验证了该方案研究微波气体击穿的可行性。