征稿启事

《真空电子技术》是我国真空电子领域内创刊较早的全国性综合类科技期刊,由北京真空电子技术研究所主办,创刊于1959年,在真空电子领域具有广泛的影响力。本刊为中国真空电子行业协会会刊,中国科技论文统计源刊,中国核心期刊(遴选)数据库收录期刊,中国学术期刊(光盘版)用刊,《中国科学引文数据库》来源期刊,本刊为双月刊,国内外公开发行。欢迎广大读者积极投稿。

“纳米冷阴极原理、材料与器件”专辑征稿启事

客座主编:张宇,教授,博士生导师,中山大学,长期从事真空微纳电子学和碳基纳米材料与器件研究。近五年以第一或通讯作者在IEEE TED、Carbon、ACS AMI等期刊发表学术论文18篇、中国发明专利10余项,.承担和参与多项国家重大科学研究计划子课题项目和国家自然基金面.上项目,担任多个SCI期刊审稿人,担任《真空电子技术》青年编委。

征稿启事

《真空电子技术》是我国真空电子领域内创刊较早的全国性综合类科技期刊,由北京真空电子技术研究所主办,创刊于1959年,在真空电子领域具有广泛的影响力。本刊为中国真空电子行业协会会刊,中国科技论文统计源刊,中国核心期刊(遴选)数据库收录期刊,中国学术期刊(光盘版)用刊,《中国科学引文数据库》来源期刊,本刊为双月刊,国内外公开发行。欢迎广大读者积极投稿。

微波能应用—张兆镗教授纪念专辑序

在我国磁控管和微波能应用技术领域著名学者和先驱电子科技大学张兆镗教授离开我们一周年之际,《真空电子技术》制作了本期专辑,以纪念为该领域奉献毕生精力的张兆镗教授。张兆镗老师1957年参与了我国第一支磁控管研制工作,从此和磁控管结下不解之缘,在之后的数十年里,无论在讲台上还是在实验室,张老师一直辛勤耕耘、呕心沥血,为我国微波电子学学科教学和科研事业坚持不懈地努力。三尺讲台是张老师的最美舞台,他阅读了大量国内外相关领域的文献,精心编写的授课讲义烂熟于心,为了让学生更好地理解,无论多繁琐的公式和多复杂的图形都能在黑板上一一推导详细讲解。20世纪80、90年代,张老师的全英文板书授课风靡一时,很多外系学生慕名而来,在成电学生中传为佳话。

微波催化面粉发酵效应研究

面粉发酵食品是一种重要的食品类型,但传统的自然面粉发酵需较长的时间,而微波场的激励下,有望增强发酵过程中的催化活性,进而促进反应速率,缩短反应时间。本文对微波催化发酵面粉效应进行了实验研究,通过优化实验参数,成功缩短了发酵时间,并且耗能极低。测试结果表明微波催化发酵面粉与自然发酵面粉的组分基本相同。

Q波段宽带螺旋线行波管输能系统研究

针对Q波段宽带螺旋线行波管所需要的低损耗、低反射输能系统,采用后馈式单脊过渡波导和盒型窗方案,优化设计了过渡波导阻抗变换结构、内导体尺寸和螺旋线大螺距过渡结构,得到33~50 GHz频带内驻波系数小于2的输能系统,并成功应用在Q波段宽带多用途螺旋线行波管中。

前言

微波能应用是一种直接利用微波的能量与物质互作用的应用,与微波在通讯、雷达等电子信息领域中的应用不同,微波能应用中微波仅提供互作用所需的能量,无需进行调制也不携带信息。关于微波能应用技术的研究可追溯至20世纪30年代,有专利表明当时已经有微波用于材料改性的初步研究。微波能应用获得广泛关注,并快速发展是在第二次世界大战以后。得益于第二次世界大战中磁控管微波源技术的突破,基于磁控管的微波加热技术的快速发展,并在20世纪60年代(也有文献报道是50年代)出现了家用微波炉的市场销售。

Ka波段双模螺旋线行波管的研制

本文介绍了一种Ka波段双模螺旋线行波管的研制情况,其工作频率范围为32~38GHz,工作电压为9.5kV,低模工作比为70%,峰值输出功率为150~200W;高模工作比为10%,峰值输出功率为300~400W。该Ka波段双模螺旋线行波管具有工作电压低、快速启动、可无环控工作的特点,适用于航外有源诱饵弹等多种应用场景。

用于材料毫米波介电特性测试的光子晶体谐振器研究

在微波能应用研究中,材料的介电特性是其重要特性,决定了材料被微波的处理能力。为开展毫米波频域的微波能应用研究,本文研究了一种用于材料毫米波介电特性测试的光子晶体谐振器。该谐振器基于三角晶格分布的光子晶体结构,所设计介质光子晶体的带隙为87~107 GHz。在其基础上,通过增加线缺陷和两个锥形结构形成直接与WR-10波导相连接的介质光子晶体波导,通带范围为88~99 GHz。在此介质光子晶体波导的中心增加直径为d=0.51 mm的通孔,构成光子晶体谐振器。向谐振器中心通孔放入待测量的介质材料,待测材料的介电常数将对谐振腔的谐振频率产生影响,通过测量谐振频率的变化,则可得到待测材料在88~99 GHz频段的介电常数。通过CST仿真研究,所设计的结构可以对高介电常数材料的介电特性进行测试,可测量材料的介电常数测量范围在67~94.5 GHz之间。

工业应用的S波段小型化连续波速调管的设计

速调管具有大功率、高效率、长寿命的特点和优势,在大科学和工业加热中有着广泛的应用。针对微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)应用设计了一种10~15 kW级的小型化连续波速调管,速调管总重量小于30 kg,在电压16 kV、电子注电流2 A的状态下获得了大于17 kW的输出功率,效率达到56%以上。

面向微波能应用的30 GHz连续波回旋管

国际电联3区和我国无线电频率划分规定中,可用于工业、科学和医疗应用的频率已提升至毫米波频段。为了推动我国微波能应用向更高频率的毫米波频域发展,报道了一支为微波能应用研究开发的30 GHz连续波回旋管。通过理论设计和实验验证了该回旋管可在4.2 kV、300 mA工作电压、电流下实现100 W以上连续波功率输出,输出频率30.14 GHz,器件工作模式TE 01模式,实验结果与理论设计基本吻合。

基于神经网络的超材料窗片反向设计研究

与固态器件相比,真空电子器件在高频段可以提供更大的功率、更宽的带宽。输能窗作为其中的重要部件,用以隔绝真空电子器件内外环境,保持管内的高真空度,传输高能电磁波。目前,传统输能窗的性能已经制约宽带高频真空器件性能。基于此,本文提出了一种利用神经网络算法设计超材料窗片的方案,实现了低反射和驻波比的宽带输能窗。本文利用神经网络的非线性拟合效应对窗片结构与其频谱之间建立映射关系,从而避免了求解麦克斯韦方程组的繁复过程,提高了频谱性能仿真的速度,简化了设计过程。通过设计双向神经网络并进行训练,实现反向设计窗片的目标,输入目标频谱特性参数即可生成满足指标要求的结构参数。

基于PLC和物联网技术的微波合成分子筛控制系统设计

设计了一套基于PLC和物联网的微波合成分子筛控制系统,该系统以西门子S7-200 smart PLC作为控制器,以Tlink云平台为物联网开发平台,通过传感器实时采集现场的温度、压力等信号传递给PLC,经PLC内部程序处理后发送给DTU无线物联网模块,利用4G物联网技术将采集的数据传输至云服务器,并在云服务器上搭建工业物联网监控平台。通过手机APP软件和PC端与云服务器连接,最终实现设备的远程监控。系统测试运行结果表明:系统运行稳定可靠,验证了数据传输的稳定性和可行性,能实时远程监控微波合成分子筛设备的运行。

4~18 GHz超宽带行波管输能系统设计

为满足新一代电子对抗装备对跨频带超宽带行波管的需求,本文针对4~18 GHz超宽带大功率行波管输能系统开展了匹配优化设计和功率容量分析研究。从同轴窗、同轴输能结构及输能结构与高频结构匹配等几方面综合优化,设计出输入驻波比优于1.53、输出驻波比优于1.55的输能系统,与测试结果对比表明设计方法合理,输能系统和器件匹配成功;针对输出系统的功率容限问题,从峰值功率和平均功率两方面分析了输能窗的电可靠性和热可靠性,制管实测结果表明,该输能系统能够满足行波管应用要求。

ZnO和铪锆氧化物(Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_(2))堆栈能带对准研究

铪锆氧化物(HZO)克服了传统铁电材料的缺陷,能够与CMOS工艺兼容,并且可以微缩,在高端芯片领域有很大的发展潜力。而其瓶颈在于循环寿命低,主流研究试图通过界面工程、介质掺杂等工艺改善其铁电性能并提高其寿命。本工作提出了以ZnO作为HZO与上电极的过渡层,制备HZO/ZnO堆栈,并通过X射线光电子能谱研究了ZnO过渡层与HZO的基本物理问题,即二者的能带结构和退火对能带对准的影响。结果表明,退火过程中界面处发生了元素扩散和偶极子的改变,使HZO/ZnO的能带偏移发生变化,异质结由type-Ⅱ型变为type-Ⅰ型。本工作将为HZO存储器的改善寿命的ZnO过渡层提供基础物理学依据。

C波段连续波磁控管设计

本文介绍了一种C波段连续波磁控管的设计仿真,首先进行了谐振腔参数设计,通过CST仿真软件进行本征模分析,建立了高频结构模型模拟动态PIC仿真,再通过对比磁控管预起振时阳极电流的不同状态,反向分析阴极的不同发射条件对磁控管起振的影响。最后完成对磁控管制管测试工作,得到工作电压6.3 kV,工作频率5.8 GHz,输出功率1 kW,阳极电流0.3 A及效率52.9%的C波段连续波磁控管。

十二腔高效微波炉用磁控管设计与应用

为响应国家“双碳”战略,提高微波炉能效,设计了一种高效率微波炉用磁控管。该磁控管在12腔谐振腔的基础上,通过改变互作用空间尺寸,增强工作磁场,实现工作效率的大幅提升。仿真和实验结果均表明,在210 mT磁场的工作条件下,该磁控管的最高工作效率为82.7%,平均工作效率为82.4%。

基于二维点缺陷可重构光子晶体的毫米波微等离子体源的研究

本文根据光子晶体缺陷理论,利用HFSS软件设计了一款基于二维可重构光子晶体阵列的毫米波微等离子体源,研究其谐振特性和电磁场分布等。仿真结果表明:晶格数目、介质柱半径和介质柱间距等参数对毫米波微等离子体源的S参数和电磁场分布等有较大影响;当谐振频率为76.02 GHz时,S_(11)为-25.11 dB,品质因数Q为400.11,最大电场强度可以达到2.3×10^(5)V/m。本文工作对基于二维可重构光子晶体的毫米波微等离子体源的进一步研究提供参考。

用于微波热疗的小型化开缝微带贴片和金属腔复合天线

传统的治疗癌症方法往往会产生严重的副作用。作为一种微创、高效、低毒的绿色治疗方法,近年来微波热疗受到越来越多人的青睐。本研究的重点是设计和评估用于热疗的工作频率为2450 MHz的微型开缝贴片天线。天线贴片呈八角形,包含4个对称槽,以减小尺寸并改善定向辐射。天线与组织之间增加了一个开放式金属腔,以保持预设距离,防止贴片直接接触皮肤,实现更好的阻抗匹配,减少对周围区域的能量辐射。根据比吸收率(SAR)、穿透深度(PD)和有效场强(EFS)对天线的性能进行评估,加工制作了天线并在猪肉组织中进行了测试,测量结果与模拟结果非常吻合。

磁控管自由振荡带宽对其注入锁定带宽的影响研究

自由振荡磁控管的输出信号通常具有一定的带宽,而非理想的单频信号;文章研究了磁控管自由振荡输出带宽对其注入锁定的影响。从统计上认为自由振荡磁控管的输出频率服从正态分布,结合注入锁定理论,计算了磁控管在不同注入频率下的输出频谱。理论分析表明:当考虑自由振荡磁控管输出频谱具有一定带宽时,峰值频率牵引带宽将大于理想单频假设下的锁定带宽;随着自由振荡带宽的增加,峰值频率牵引带宽增加,锁定带宽减小。磁控管注入锁定实验结果表明:自由振荡带宽(3 dB)分别为0.375、1.049 MHz时,其锁定带宽分别为8.4、7.9 MHz,峰值频率牵引带宽分别为10.2、13.9 MHz,验证了理论的正确性。本研究发展了磁控管注入锁定理论。