94GHz缓变结构回旋管设计与数值模拟研究

通过分析广义传输线理论中的模式耦合系数,优化设计了一支94GHz光滑缓变结构回旋管,当电子注电压50kV,电流6A,横纵速度比1.4,工作磁场3.548 5T时,在频率94.099GHz处得到了41%互作用效率,约120kW的功率输出;与折变结构回旋管相比,缓变结构回旋管中的工作模式纯度提高约27dB,注波互作用效率提高约7%。基于自洽非线性理论计算的互作用效率与PIC模拟结果有较好的一致性。

三间隙三模重叠耦合腔输出结构特性分析

讨论了三间隙耦合腔输出结构中各模式的谐振频率特性,分析了耦合系数对模式重叠过程的影响。以X波段为例,模拟计算了输出结构的群时延特性,研究了输出结构工作的稳定性。结果表明,在带内波动约1.7 dB的条件下,采用三模重叠,可获得6.61%的瞬时带宽,具有良好的稳定性。

复合腔高频场的分析与计算

用耦合模理论导出了复合腔中高频场幅值沿轴分布的方程。编制了一个通用的、有自动优化和图形显示功能的程序，对一个工作于Ｈ＿（６１），Ｈ＿（６２）模的８ｍｍ复合腔进行了数值计算，考虑了许多因素的变化对谐振频率和Ｑ值的影响。

渐变复合腔回旋振荡管高频场分析

从模式耦合理论出发系统地研究了回旋管中过渡渐变复合腔的高频场结构,并考虑了TM型寄生模式的影响。研究了诸多因素的变化对谐振频率、Q值以及纵向场分布的影响。研究表明,在θ为55°时,渐变长度为2-6个波长,频率约为35GHz的渐变复合腔,利用第一腔中的TE51模式的场对电子进行适当的预群聚,然后利用第二腔中的TE52模式的场与电子进行互作用,其互作用的效果会更好,有利于电子效率的提高。因此,我们便得到了渐变复合腔的较好的冷腔参数。

复合腔回旋管高频结构

为了提高回旋管的工作效率,高频结构中的模式之间的竞争是急需解决的问题。从模式耦合理论出发系统地研究了回旋管中过渡渐变复合腔的高频场结构,同时考虑了TM型寄生模式对工作模式的影响。通过对耦合系数的分析,为了降低模式之间的耦合程度,采用曲线作为回旋管中高频结构的渐变段。用三维电磁仿真软件和自主开发的程序对高频结构进行计算。计算结果与传统的线性渐变段谐振腔相比,采用非线性类型的谐振腔具有更强的模式抑制能力,并且该类型腔体中能够激励起更强的场幅值。

结构声腔耦合系统的振型耦合特性分析及应用

推导并验证了带-柔性壁面的矩形刚性腔体结构的内部声压表达公式和一种振型耦合系数的有限元计算新方法。深入分析了振型耦合系数的特点,发现影响振型耦合系数的主要因素是结构声腔在耦合面上的振型相似程度和复杂程度,它们进而影响结构声腔振型耦合的强弱。本文基于振型耦合系数的特点,成功控制了某轿车车内噪声,使得驾驶员右耳测点噪声降低5dB,为轿车车身低噪声设计提供了一种有效可行的新方法。

矩型波导CO_2激光器

通过对矩型波导激光器腔模理论的分析，指出在某些情况下矩型波导结构明显优于圆型结构。同时，设计了２×２×１４０ｍｍ金属－陶瓷结构的ＲＦ激励波导ＣＯ２激光器，输出功率最大为３．３９Ｗ，效率为６％。

振动模态与声模态的耦合特性分析

本文考察具有弹性壁面的矩形封闭空间中壁板振动模态与空间声模态的耦合特性。采用有限带宽声功率流法研究了壁板的声辐射功率中声-振耦合所作的贡献,给出了内模态耦合系数的计算公式和模态耦合因子的计算公式。研究表明:壁板结构的辐射声功率不仅与外场声场声压、壁板本身的固有特性有关,而且与壁板和内声空间的耦合特性密切相关。

波导滤波器的等效电路模型及实验研究

建立同轴腔加载波导滤波器系统的等效电路模型,在波导短路端面与同轴探针弱耦合状态下,通过求解回路方程组得到3个谐振频率点,分别对应π/2模、0模和π模,频率间隔决定于耦合系数.强耦合状态下,该模型仅存在1个谐振频率点,波导只起传输信号及滤波作用.通过实验测量波导滤波器系统正向传输系数曲线,在弱耦合状态下获得3个谐振频率点,强耦合状态下仅存在1个谐振频率点,结果与理论分析一致.

回音壁模式圆盘形微谐振腔的设计及特性研究

针对光通信波段,分析了标准圆盘形结构和其他三种变体结构的WGM微谐振腔,讨论了通过改变传输波导和微腔之间的间距以及改变传输波导的几何形状对耦合系数的影响,基于FDTD算法,分别计算了四种结构的耦合系数、谐振频率、模场分布及品质因数等,发现模式的匹配程度和输入波导的弯曲损耗均对品质因数有影响,而四种结构的品质因数和耦合系数的变化规律相反,故具体应用中为了达到较高的耦合效率,须在较高的品质因数与较大的耦合系数之间进行折中,经比较得到了一种输入波导弯曲的优化圆盘形结构。

外腔锁相中二极管列阵相邻单元间不同侧模的耦合系数

推导了锁相外腔中半导体激光器列阵相邻发光单元之间不同阶侧模的耦合系数,计算了耦合系数的幅度与外腔长度的关系。结果表明:幅度的极大值对应的外腔长度随侧模阶次增大而减小,不同阶次侧模耦合系数的最大幅度也随阶次降低而减小。上述结果意味着;要实现相邻单元间的基侧模耦合锁相,应该把腔长放在对应的极大值附近;同时也预示着如果腔长过短,可能会出现高阶侧模的外腔锁相。

一种用于谐波倍增回旋放大器的耦合腔互作用电路

该文提出了一种用于回旋管放大器的新型耦合腔互作用电路模型。基于AnsoftHFSS高频计算软件,分析计算了矩形波导TE1□0模输入,圆波导TE0○1模输出模式转换系数随几何参数和工作频率的变化关系,讨论了结构变化对模式选择和抑制的作用。HFSS的模拟计算结果表明,对TE1□0到TE0○1转换,TE0○1模能够稳定工作,且能量转换效率最大可以大于97%,-3dB带宽最大可以大于327MHz,是谐波倍增回旋行波放大器的一种可选输入耦合结构。

35GHz三次谐波低电压回旋管理论研究

用动力学理论分析了三次谐波复合腔回旋管中的注 波互作用 ,选取了工作点 ;建立了突变复合腔回旋管的自洽非线性理论模型 ,该模型既考虑了电子和高频场的自洽相互作用又考虑了复合腔过渡部分模式的耦合 ,基于该理论模型 ,对一只三次谐波 35GHz突变结构复合腔回旋管中电子注与H61 H62 高频场互作用进行了数值模拟 ,当电流 2 0A ,磁场为 0 44 2T时 ,互作用效率为 2 4% ,输出功率为 2 10kW .

偏轴双腔互比型腔式束流位置监测器

提出一种利用偏轴双腔来监测电子束位置的新方法,根据谐振腔归一化分流阻抗参数分析了其工作原理和主要特性。偏心束流在偏轴谐振腔中激发出较强的偶极模TM110信号,根据两腔输出的偶极模信号幅度比可直接测量束流的中心偏移量。偶极模信号幅度变化反映了束流的偏移方向,省去了鉴相工作,简化了前端接收电路的的设计,基模抑制问题已被解决。利用MAFIA和HFSS软件对本征模进行仿真,并分析了模式耦合特性,仿真结果验证了新结构的可行性。

Ka波段回旋振荡管谐振腔研究

回旋振荡管的各部分对工作效率都有影响,从阴极发射电子的质量到注-波互作用段再到输出结构的模式变换器以及收集极,每个部分必须协调工作才能提高工作效率。谐振腔作为整个管子核心部分,腔体中的模式竞争直接影响管子的工作效率。从麦克斯韦方程出发推导出了回旋管中过渡渐变复合腔的高频场方程,明确了模式之间的耦合方式。通过对耦合系数的深入分析,发现改变腔体结构可以改变耦合系数的分布方式,进而抑制竞争模式的存在,使工作模式与电子注互作用时不受杂模的影响,提高管子的互作用效率。

渐变复合腔回旋管高次谐波注波互作用非线性模拟

利用含电流的传输线方程 ,在考虑多模与电子注互作用及多模耦合的情况下 ,对三次谐波渐变复合腔回旋管进行了非线性模拟 ,计算了H51 H52 模式下三次谐波注波互作用 ,分析了多模对注 波互作用的影响 .

缓变回旋管谐振腔研究

在高次模回旋管中,模式竞争是亟待解决的问题.本文基于广义传输线理论,得到能准确描述缓变结构谐振腔模式耦合的一阶传输线方程组;通过分析耦合系数,优化得到了一种新型光滑渐变(缓变)谐振腔.与直线连接的(折变)谐振腔相比,该腔体有更强的模式抑制能力,腔中非工作模式归一化幅值可达-100 dB,输出行波段非工作模式归一化幅值可达-88.6 dB.