一种新型高功率输出窗的设计与研究

高功率速调管不断发展,输能窗不仅要满足驻波匹配好、热可靠性高等要求,还需要满足高充气压力下的结构可靠性。文中介绍了一种新研制的高功率速调管输出窗,该输出窗形状不同于传统常用的波导窗窗片,形似"舌头"状,为异形陶瓷。该输出窗不仅在2.05~2.7 GHz(相对带宽26.8%)范围内具有匹配好的驻波及承受20 kW左右功率的可靠性,还满足大充气压(0.9 MPa)下的结构可靠性。该输出窗的研制,解决了高功率系统中大充气压损坏速调管输能窗的问题,为高功率速调管在高功率设备中的应用提供了技术保障。

X波段速调管功率合成输出结构研究(TE01模输出窗设计)

在对X波段高峰值功率微波源迫切需求的牵引下,该文为X波段高峰值功率速调管功率合成输出结构设计了一个工作在9GHz的TE01模输出窗,输出窗相对带宽大于7%,通带内插入驻波比小于1.2。此外,该文还建立了TE01模输出窗窗片稳态温度分布的计算方法。理论分析表明,该输出窗传输50MW的高峰值功率不会由于温升而出现窗片的破裂。

微波输出窗内表面闪络击穿3维全电磁等离子体流体模拟

通过建立电磁场等离子体流体耦合物理模型,基于自主研发的3维全电磁粒子模拟大规模并行程序NEPTUNE3D,编制了3维电磁场与等离子流体耦合程序模块,对1.3GHz高功率微波窗内表面闪络击穿物理过程进行了数值模拟。研究结果表明:微波窗内侧表面形成的等离子体构型与初始种子电子分布形式密切相关。中心点源分布下,等离子体发展为"蘑菇"形状,输出微波脉冲缩短并不严重,等离子体吸收微波功率大于反射微波功率;面源分布下,等离子体发展为"帽子"形状,输出微波脉冲缩短严重,输出微波完全截断,开始阶段等离子体吸收微波功率占优,待等离子体密度增加到一定程度后,反射微波功率占优。通过降低窗体表面场强、表面释气率及初始种子电子密度等方法,可不同程度地延长输出微波脉冲宽度。窗体表面不同气体层厚度对闪络击穿下的输出微波脉冲宽度影响不大。

高功率微波窗内外表面闪络击穿流体模拟研究

建立理论模型,将电磁场时域有限差分方法与等离子体流体模型结合,编制一维电磁场与等离子流体耦合程序,数值研究了3 GHz高功率微波窗内外表面闪络击穿的不同物理过程.研究结果表明:外表面闪络击穿中,输出微波脉宽缩短(未完全截止),窗体前均方根场强呈驻波分布,波节与波腹位置不变,窗体外表面形成有一层高密(约10^(21)·m^(-3)量级)极薄(约mm量级)等离子体(扩散缓慢),入射波可部分透过该薄层等离子体,脉宽缩短主要源于等离子体吸收效应;降低初始等离子体密度、厚度、入射波场强及缩短入射波脉宽等方式,可不同程度地改善输出脉宽缩短效应.内表面闪络击穿中,窗体前均方根场强亦出现驻波分布f但波节与波腹位置随时间变化),等离子体向波源方向运动;强释气下,输出脉宽缩短(未完全截止),形成多丝状高密(约10^(21)·m^(-3)量级)极薄(约mm量级)等离子体区域(扩散缓慢),间距1/4微波波长,脉宽缩短主要源于等离子体吸收效应;弱释气、低场强下,脉宽缩短有所改善(但最终截止),形成多带状致密(约10^(18)·m^(-3)量级)略厚(mm-cm量级)等离子体区域(扩散较快),间距1/4波长,脉宽缩短主要源于等离子体吸收效应;弱释气、高场强下,脉宽缩短严重(很快截止),形成块状高密(约10^(21)·m^(-3)量级)较厚(约cm量级)等离子体区域(扩散迅速),脉宽缩短主要源于等离子体反射效应.

D波段双球镜准光系统测量低耗介质

采用双球镜准光腔、频谱仪和锁相返波管组建了D波段低损耗介质测试系统,该系统通过频谱仪和外置谐波混频器得到腔体谐振测试数据,并用拟合或积分方法从谐振曲线中求解出准光腔的品质因数。测得双球镜开腔的固有品质因数大于8×105,使该系统在工作波段可测量损耗角正切为10-5量级的低损耗介质。用该系统测出的石英、人造金刚石和蓝宝石的介电常数和损耗,与报道的结果一致,并测得4H-SiC在132.07GHz的介电常数实部为9.598,损耗角正切为6.1×10-5。