空间热环境下反射镜支撑结构点阵轻量化设计

以太阳同步轨道卫星搭载的反射镜系统为研究对象,采用三维点阵胞元填充反射镜支撑架,建立了对应的反射镜有限元模型。为保证结构工作性能,同时考虑装置自身电子元器件自身工作时发热周期与轨道热周期不同步的影响,对反射镜系统进行轨道热分析,确定高低温恶劣工况作为结构分析温度载荷,对反射镜支撑架点阵夹层结构进行尺寸优化设计。优化目标为系统在极恶劣温度工况下反射镜安装平面法向与理想安装轴线间的夹角最小同时支撑架结构质量最小,约束条件为采用点阵结构的反射镜系统基频不小于给定的参考频率。采用多目标遗传算法(MOGA)进行点阵结构的尺寸优化。结果显示,反射镜系统采用优化后的点阵夹层支撑架设计较实体结构基频提高,质量明显降低,同时系统镜片支撑架受热变形后的姿态误差角减小,证明设计的可行性。

新型坡度同轴布喇格反射器数值模拟比较研究

将一种新型加坡度方式同轴布喇格反射器的多模耦合理论与电磁仿真软件(CST)进行了数值模拟比较研究。结果表明:两者吻合较好,但多模耦合理论方法计算编程容易,运算速度快,参数调整非常方便;具有正圆锥形坡度的同轴布喇格反射器的带宽随着所加坡度角的增大而变窄,具有倒圆锥形坡度的同轴布喇格反射器的带宽随着所加坡度角的增大而变宽;采用窗函数技术,可以有效地抑制新型坡度的同轴布喇格反射器频率响应曲线的残余旁瓣。这些特性有利于改善同轴布喇格结构作为反射器或者滤波器的性能。

准光激励毫米波圆波导旋转TE_(62)模式产生器

介绍了采用准光方法激励圆波导产生旋转TE6 2模式的设计原理、测试方法和实验结果。该模式产生器由毫米波光学系统和开放同轴波导谐振腔系统组成:毫米波光学系统由角锥喇叭天线、双曲面反射镜、抛物面反射镜、修正抛物面反射镜等部件组成;开放同轴波导谐振腔系统由开放同轴波导谐振腔、圆波导、测试辐射喇叭天线组成。通过网络分析仪和毫米波近场自动测试系统测试表明:该模式产生器在频率为96.4GHz附近产生的圆波导旋转TE6 2模式的纯度达到97%。

一种环形反射板结构同轴虚阴极振荡器

为了提高同轴虚阴极振荡器的能量转换效率,提出了一种环形反射板结构,在阳极箔末端采用一个环形反射板,利用自反馈微波对电子束进行预调制,增强了波-束互作用,提高了能量转换效率.2.5维粒子模拟表明,微波输出功率随反射板的位置呈周期性变化.经过对结构参数的优化,采用距离阴极发射面左端20mm、内径为25 mm的环形反射板,微波输出功率最高.在外加600 kV电压条件下,模拟得到了1.13 GW微波输出功率,其能量转换效率达到8%,频率为4.85 GHz,频谱特性好.

X波段高效双频同轴相对论返波管粒子模拟

提出了一种能在X波段实现稳定双频输出的带有谐振反射器的高效率同轴相对论返波振荡器,并使用2.5维全电磁粒子PIC模拟软件进行了粒子模拟研究。模拟结果显示:在电子束电压520kV、电流8.5kA、轴向引导磁场2.35T的条件下,器件实现了9.41GHz和10.29GHz的稳定双频输出,平均输出功率为1.35GW,波束互作用效率为30.5%。此外,双频频谱及双频中较小的频率随着漂移段的变化而准周期地变化,实现了带宽约400MHz的频率捷变输出。

Ka波段同轴布喇格反射器参数的设计

针对同轴布喇格结构的特点,设计一种Ka波段正弦开槽同轴布喇格放射器。介绍多模耦合理论与CST商业软件,在此基础上对其进行参数设计和数值模拟研究。结果表明:多模耦合理论与CST商业软件两者吻合较好;根据实际需要,可通过改变初始相位、开槽深度、加坡度方式和坡度角以及加窗技术等来提高Ka波段同轴布喇格反射器频率响应的性能;有利于改善同轴布喇格结构作为反射器或者滤波器的性能。

毫米波径向器件的微波功分提取结构

针对高功率毫米波径向器件因径向尺寸大、输出波长短造成的支撑杆数目多和结构复杂的问题,本文提出了一种Ka波段径向渡越时间振荡器的毫米波功分提取结构。该结构可以将同轴波导的TEM模完全转化为矩形波导的TE 10模,且结构中引入的同轴反射槽可以有效降低输出波导的个数。仿真结果表明,48路驻波式毫米波提取结构可以在特定频点实现TEM模到TE 10模的转化,且在大于320 MHz的频带范围内可实现转换效率大于99%。36路行波式毫米波提取结构也可以实现在特定频点处由TEM模式到TE 10模式的完全转化,但由于TE 72,1模式在同轴结构中未被截止,故行波式毫米波提取结构实现TEM模式到TE 10模式转化时,转换效率超过99%的频带宽度仅为160 MHz。对电场强度的测试结果表明,在相同的注入功率下,行波式功分提取结构内的最大电场强度明显小于驻波式功分提取结构中的最大电场强度,这2种功分提取结构均能满足吉瓦级毫米波输出的需求。

TM模式同轴布喇格结构频率响应研究

基于多波耦合理论,利用Fortran编程软件,以TM模式为工作模式,对工作在太赫兹频段的开正弦槽同轴布喇格反射器的频率响应进行了仿真研究。研究结果表明,在高频高阶TM模式下,竞争模式和所需工作模式带隙之间的带隙重叠可以通过初始相位差的逐渐增大得到明显改善;频响特性曲线的残存旁瓣可通过加窗技术得到有效抑制;加正圆锥或者倒圆锥渐变波纹时,工作模式影响较小,竞争模式会相应地偏离中心频带,对带隙重叠的分离也有一定的影响。研究为同轴布喇格反射器在太赫兹领域以TM模式工作提供了可能性。

高效率双波段同轴相对论返波管粒子模拟研究

提出了一种能在C波段和X波段实现稳定双频输出的带有谐振反射腔的单电子束同轴相对论返波振荡器,并使用2.5维全电磁粒子PIC模拟软件进行了粒子模拟研究。模拟结果显示:在电子束电压510kV,电流9.03kA,引导磁场0.73 T的条件下,双频器件实现了8.1GHz和9.9GHz的双波段频率稳定输出,平均功率为0.95GW,波束互作用效率为20.6%,效率高于空心双波段返波管以及瓷绝缘线双频振荡器。

同轴与圆柱布喇格反射器的比较及波纹槽周期对反射率的影响

对同轴布喇格反射器与圆柱布喇格反射器的比较研究表明,同轴布喇格反射器具有模式选择性更好、几何尺寸更大的优点。数值模拟研究结果显示,当同轴布喇格反射器内外导体柱波纹槽周期相同时,反射率获得最优效果。

双反射面天线装配过程中同轴度误差分析

分析双反射面天线在装配过程中主、副反射面的同轴度,利用位姿矩阵表示主、副反射面的同轴度,得到同轴度与转角的关系方程。通过Mathcad软件根据关系方程生成转角与同轴度的等值线图,确定不同位置的转角对同轴度的影响,提高了主、副反射面装配的同轴度精度,缩短了装配的周期。

带有锥度结构的同轴开槽布拉格反射器研究

本文提出在Kα波段圆柱过模结构绕射辐射器件(RDG)中引入一种带有锥度结构的同轴内开槽布拉格反射器.采用复功率守恒技术(CCPT)对该反射器的频率响应特性进行分析.研究了相位匹配段长度,波纹槽深及锥度对反射器频率响应特性的影响,分析了波纹初始相位对反射器选模特性的影响,发现该反射器具有良好的模式选择特性.本文的研究工作为同轴Bragg反射器结构的研究提供了重要的理论分析手段.

一种微波等离子体反应器的优化设计

采用HFSS软件对点火腔和反应腔进行优化仿真,得出了最优尺寸的腔体。点火腔设计为压缩弯波导形状,在谐振情况,单位微波功率可产生高达1.35×104V/m的微波场强,便于产生等离子体;反应腔设计为同轴谐振腔结构,谐振情况下S11散射系数为-54,可产生较大面积的等离子体并提高了微波能量的利用率;反应腔中的石英反应管设计为螺旋结构,可延长等离子体在反应腔中的反应时间,从而提高等离子体化学反应的转化率;通过电调反射器及环行器系统来自由调节点火腔和反应腔中微波能量的分配,实现反应器等离子体点火、加热于一体的功能。

毫米波TE_(62)准光模式产生器的研究

介绍了准光激励旋转TE62模式产生器的工作机理。采用准光学系统对腔壁带有小孔的谐振腔激励,在毫米波段实现高斯基模转换到旋转TE62模式的转换。重点对腔壁带有小孔的同轴腔体谐振腔内部场结构进行了分析。研究了同轴比对模式分离的影响以及如何选取,提高模式转换器的效率和模式转换纯度。设计了在频率96.4 GHz附近同轴圆波导旋转TE6 2模式激励器。并对装置采用毫米波近场自动测试系统进行实测,模式纯度达到97%。