一种电感值和Q峰值可相互独立调谐的高线性有源电感

设计了一种电感值和Q峰值可相互独立调谐的高线性有源电感。该电感主要由跨导增强模块、互补共源级模块以及单端负阻模块构成。其中,跨导增强模块不仅可以作为正跨导器,并且可实现对电感值的大范围调谐;互补共源级模块不仅可以作为负跨导器,并且可改善有源电感的线性度;单端负阻模块不仅提高了Q值,并且补偿由电感值的调谐导致的Q峰值的变化。最终,通过以上模块的相互配合及其外部端口电压的协同调控,改善了有源电感的线性度,而且实现了在同一频率下Q峰值相对于电感值可大范围独立调谐以及在不同频率下电感值相对于Q峰值可大范围独立调谐的优秀性能。验证结果表明,该有源电感电感值的-1 dB压缩点为-7 dBm;在2.07 GHz的频率下,Q峰值可从240调节到1573,而电感值从11.89 nH仅变化到12.11 nH;在0.989 GHz、2.070 GHz和3.058 GHz的不同频率下,取得了493.7、501.2和508.4的高Q峰值,变化率仅为3%,而相应频率下的电感值分别为16.1 nH、13.4 nH和6.8 nH,变化率为136.7%。

独立调谐热阴极微波电子枪电子反轰效应

为开展自由电子激光太赫兹技术研究,研制出利用两路微波馈入的独立调谐热阴极微波电子枪,建立了热测实验装置,并进行了束流测试和电子反轰效应的热测实验研究。实验结果表明,该微波电子枪出口处束流强度可超过500mA,电子反轰效应随着首腔电场的相位和幅度调节发生显著变化。

独立调谐热阴极微波电子枪实验研究

为了研制紧凑型自由电子激光装置,开展自由电子激光太赫兹技术研究,需要研制微波电子枪作为高品质电子束源,为此,中国工程物理研究院研制了独立调谐热阴极微波电子枪。在前期进行了初步热测实验的基础上,通过改进实验环境、优化实验参数,进一步开展大量实验,深入研究了热阴极微波电子枪的热测实验结果。实验结果表明:微波电子枪出口处束流强度可超过500mA,电子反轰效应随着首腔电场的相位和幅度调节发生显著变化。该热阴极微波电子枪已经应用于紧凑型自由电子激光装置。

外注入式独立调谐微波电子枪的概念设计

为得到微脉冲束团长度在百fs量级且高重复频率,设计了一种紧凑型的强流电子枪结构———独立调谐微波热发射电子枪。该电子腔具有双驻波加速腔,两个驻波加速腔之间相互没有耦合,可以分别独立地馈入功率、调节相位。通过优化功率与相位,可以得到较优的束流品质,同时避免了α磁铁和激光系统的使用,使得结构更加紧凑。并采用外注入式结构增大流强、降低能散度,同时消除电子反轰对阴极的负面影响。对不同结构参数的腔体进行1维和3维束流动力学计算,可以得到较为理想的腔体参数。通过调节预注入器的馈入功率和粒子入射相位,可以进一步的压缩束团长度。

一种高Q值且频带可独立调谐的差分有源电感

设计了一种高Q值、频带可独立调谐的新型差分有源电感。采用多重共源-共栅调制结构,使有源电感具有小的等效串联电阻和高的Q值。采用多重共源负反馈结构,使有源电感具有小的等效并联电容、高的自谐振频率和宽的工作频带。通过对正跨导器跨导的调谐来实现对工作频带的调谐,同时,对负跨导器中共源管的跨导进行调谐,补偿因调谐工作频带而对Q值带来的影响,从而实现频带相对于Q值的独立调谐。对该新型差分有源电感进行性能验证,结果表明, 5.9 GHz时,有源电感的Q值高达1 143,电感值可达154 nH。工作频带在6.1~7.7 GHz之间调谐时,调谐范围可达26.2%,而Q值峰值在1 162~1 120之间变化,变化范围仅为3.6%。

双频独立可调谐频率选择表面设计与特性分析

设计了一种加载变容二极管的双频独立可调谐带通频率选择表面,该表面的单元结构由加载变容二极管的复合金属表面、Rogers RT5880介质层和底层十字馈线构成。基于时域有限差分法和等效电路法对所设计的模型进行结构优化并验证了其电磁特性。结果表明,分别在外环处和内环处加载0.2、0.4、0.6 pF和0.03、0.06、0.08 pF的等效电容时,谐振中心频率随着电容的增大向低频漂移,分别实现了低频通带和高频通带的频率调谐。基于谐振频率处的表面电场分布,详细阐述了实现双频频率可调谐的物理机制。所设计的双频独立可调谐带通频率选择表面模型具有不需要考虑额外馈线的简单偏置网络结构,为微波波段有源可重构器件提供了新思路。

基于金属-石墨烯多层结构的可调谐无偏振完美吸收器

提出一种基于金属-石墨烯多层结构并可在太赫兹区域实现从双频、多频到宽频的完美超材料吸收器.该超材料吸收器由含金电极的2种不同半径的石墨烯圆盘组成,并且每个石墨烯圆盘中的费米能级可通过加在金电极和金基底上的门电压独立控制,从而可实现其共振吸收频率的独立或同步调控,这样在不改变吸收器几何尺寸的情况下,可得到双频、多频和宽频吸收的动态调控.此外,由于结构的几何对称性,吸收器对入射光偏振不敏感,适合较大的入射倾角.结构简单和可调控性使单层石墨烯吸收器在传感、探测、隐身等领域有着潜在的应用价值.

紧凑型自聚束微波电子枪设计研究(英文)

提出一种新的紧凑型强流电子枪结构。紧凑型自聚束微波电子枪是一个多驻波腔结构,最大特点是腔与腔之间相互没有耦合,每腔可分别独立馈入功率和调节相位。通过选择合适的馈入功率和高频相位搭配,能够得到较优的束流品质。在此基础上采用外注入电子束的结构,能进一步增大流强和降低能散度,同时消除电子反轰对阴极工作的不利影响。利用Su-perfish和Parmela程序对腔体结构和束流动力学反复进行计算,确定了一组结构和工作参数。模拟结果表明出束微脉冲峰值流强可以到18 A,能散度小于2‰,横向发射度小于6πmm.mrad。最后给出腔体冷侧结果,与模拟计算结果吻合得较好。

双微波馈入热阴极微波电子枪实验研究

中国工程物理研究院紧凑型自由电子激光太赫兹源装置采用了两路微波独立调谐热阴极微波电子枪作为注入器,一路由首腔馈入激励首腔和实现阴极表面建场并引出电子,另一路由后续腔馈入并通过腔间耦合激励各腔,两路微波互不耦合。对于这种微波激励方式,微波电子枪首腔的电场相位和幅度在实验中均可调节,因此可以通过实验研究来优化微波电子枪的工作参数,从而减小热阴极微波电子枪的电子反轰效应,提高束流品质。介绍了该热阴极微波电子枪热测实验研究的最新结果,通过BCT测得微波电子枪出口处束流强度超过400mA,电子反轰效应随着首腔电场的相位和幅度调节发生显著变化,这些指标和实验现象与理论研究结果较为吻合。

Preliminary Design of Compact FEL Terahertz Radiation Source

A new type of compact terahertz (THz) radiation source using free electron laser (FEL) is discussed in this paper.The concept machine consists of an independently tunable cell thermionic RF gun (ITC-RF Gun),an accelerating structure with symmetry RF-incoupler and a coaxial load RF-outcoupler,an undulator combined with an optical resonance cavity of hole-coupling mode.Withoutα-magnet and other bunch compressors,the size of this machine is decreased.The conceptual design and numerical simulation are presented.

基于PDM-DMZM的多通道变频移相信号产生

提出一种可实现相位调谐的微波光子上、下变频信号生成方案,其主要器件为偏振复用-双驱动马赫-曾德尔调制器(PDM-DMZM)。在所提方案中通过调节调制器直流偏置点实现上、下变频信号的切换,通过调节偏振控制器实现相位连续调谐,该方案可扩展为多通道独立相位调谐系统。仿真结果表明,频率为10 GHz的射频信号可以分别转换为下变频信号(1 GHz)和上变频信号(19 GHz),其相位可在0°~360°范围内连续调谐,且不同相位下生成信号的功率最大波动在0.3 dB以内,杂散信号抑制比可保持在20 dB以上,系统的最大输入频率可调范围为0.5~65.0 GHz,生成的移相信号频率可覆盖几GHz到130 GHz。