有束单间隙微波腔中的非稳态过程

以单间隙微波腔为研究对象,将电子束作为激励源,根据Maxwell方程和电子受到的洛沦兹力,建立微波腔在电子束作用下的激励方程和电子束在微波场作用下的运动方程（即微波谐振腔中电子束同微波场相互作用的自洽方程组）,由此进一步研究一维情况下束波互作用的非稳态作用过程,在理论上给出：当工作电流远大于起振电流时,微波腔在非稳态过程中产生很强的窄脉冲辐射。     

带螺线盘线圈的Ku波段径向渡越时间振荡器模拟研究

径向渡越时间振荡器(transit-time oscillator,TTO)相较于轴向渡越时间振荡器,其电子束电流密度更低,空间电荷效应更弱,从而其束波转换效率更高,所需要的引导磁场也更低,因此是目前最有潜力的径向高功率微波(HPM)器件之一。传统径向渡越时间振荡器通常采用金属栅网实现对径向传输电子束的引导,但是金属栅网的熔蚀直接限制了器件的工作寿命和重复频率。在利用径向螺线盘线圈产生的磁场满足径向电子束稳定传输的条件下,开展了带螺线盘线圈的Ku波段径向渡越时间振荡器的整管粒子(PIC)模拟。在电子束电压300 k V、电流20 k A的模拟条件下,器件实现微波功率为2.07 GW、频率14.86 GHz、效率达34.5%的输出。     

低功率信号驱动的相对论速调管研究

在相对论速调管放大器中, 由于弱调制电子束通过中间腔会激发较强微波场来实现电子束群聚, 在调制腔和输出腔之间增加中间腔可以有效降低注入微波功率, 提高放大高增益, 然而这种中间腔, 尤其是多个中间腔, 会导致器件中高次模的激发, 影响器件工作模式的正常工作, 产生微波脉冲缩短等现象. 根据高次模激发的正反馈过程, 采取相应措施可以提高其阈值电流, 使其大于工作电流, 从而避免高次模对工作模式的影响; 由此设计了一个电子束参数为5 kA, 电子能量600 kV、高增益S波段相对论速调管, 模拟微波输出功率1.1 GW, 注入微波功率6.8 kW, 相应增益为1.6×10⁵.     

C波段三腔渡越时间效应振荡器的理论与实验

C波段三腔渡越时间效应振荡器是基于三腔谐振腔渡越时间效应的一种新型高功率微波器件. 首先对该器件的工作原理进行了简要论述, 并对径向绝缘二极管、三腔谐振腔、双间隙输出腔及圆波导斜劈天线等部分进行了详细的理论与实验研究. 用解析方法求出了三腔谐振腔的模式及场分布, 导出了三腔谐振腔非π模场的渡越时间效应规律. 最后给出了实验结果. 该器件在C波段产生了半高宽约为15 ns, 峰值功率超过400 MW的辐射微波, 束波转换效率为17%.     

小型氢频标微波腔TE011本征模结构的仿真分析

用Ansoft HFSS仿真软件建立了小型氢频标磁控管型微波腔模型结构,仿真了不同电极间距的磁控管型微波腔谐振频率和品质因数,分析了贮存泡对小型氢频标磁控管型微波腔谐振频率的影响.结果是电极间距对微波腔谐振频率影响很大,而贮存泡对微波腔谐振频率影响较小,对实际设计当中影响磁控管型微波腔谐振频率的因素给出了建议.     

肖特基二极管对微波响应的多物理场协同计算

以型号为HSMS 282c的肖特基二极管为例,利用多物理场协同算法对其微波响应特性进行了计算.通过比较器件在有或无封装时对特定频率的响应情况,发现封装可使器件的耗散功率增加87%.本文还对比了肖特基二极管在不同频率微波激励下的平均耗散功率,发现器件的耗散功率在 35 GHz附近存在峰值.当二极管的工作频率高于32 GHz时,耗散功率会随环境温度的增加而增加.研究结果对于半导体器件的微波效应研究具有重要的参考价值.     

4.6 GHz高功率微波岩石钻探技术

利用高功率微波加热熔化岩石介质实现地下破岩是全新的钻探技术,其具有快速钻探的潜在优势。为进行4.6 GHz高功率微波加热穿透岩石技术研究,分析了微波加热岩石的基本原理和影响介质温升速率的因素,采用多物理场耦合法模拟10 kW功率下的电场分布和介质的温度变化规律,最后在4.6 GHz/250 kW实验平台上开展了相关钻岩实验。结果表明:高功率微波能量对硬岩石有很好的烧蚀效果;烧蚀的孔径大小与入射功率及辐射时间成正比。实验现象与仿真结果相吻合,为后续的微波钻探技术应用于实际钻井工程提供理论和实验指导。     

微波接收前端高功率微波效应实验研究

高功率微波可通过雷达、电子战装备的天线进入装备内部,这种方式耦合能力强、峰值幅度大,容易造成装备电磁干扰或损伤.因此,有必要开展高功率微波对电子设备的作用效应和防护研究.针对设备级高功率微波效应研究较少的现状,以某X波段微波接收前端为对象,采用注入法开展高功率微波损伤效应实验,获取了效应现象和数据.结果显示,无限幅器保护时,注入微波的峰值功率达到48.8 dBm,单个脉冲就能损伤微波接收前端的低噪声放大器;采用限幅器防护后,注入微波的峰值功率需增加到60.7 dBm,脉冲数增加到100个才能实现微波接收前端的损伤.实验表明,能量沉积是进行损伤的必要条件,通过高峰值功率短脉冲或长脉宽脉冲串,高功率微波都可以对电子设备中的敏感器件造成损伤,综合运用峰值功率、脉宽和脉冲数等参数可增强高功率微波作用效应.在此基础上,还分析了典型参数高功率微波武器对电子设备的作用距离、作用规律,可为武器装备高功率微波效应评估和防护设计提供参考.     

微波均衡器中微调螺钉的作用研究

微波幅度均衡器是由吸收型同轴谐振腔作为其基本结构单元多级级联实现,谐振频率主要通过改变腔长和探针插入深度来调节,同时改变微调螺钉也能影响谐振频率.论文从理论上阐述了微调螺钉对同轴谐振腔谐振频率的影响程度,在电场占优的地方,螺钉插入越深,降低谐振频率;反之,在磁场占优的地方,螺钉插入越深,增大谐振频率.并利用HFSS软件仿真子结构谐振腔的电磁场分布,从而确定微调螺钉的位置.根据微调螺钉对谐振频率影响的规律,采用补偿调试的方法还能减小温度对谐振频率的影响,同时,微调螺钉还能抑制寄生模的产生.     

简并量子拍频三能级单原子的辐射谱

采用时间演化算符方法,研究腔内单模光场中被相干微波场驱动的Λ型简并量子拍频三能级单原子的辐射谱,给出了辐射光谱公式．在初始光场为粒子数态光场激励下,辐射谱一般为对称的六峰结构,各峰值频率与作用光场的光子数有关,而强度与驱动微波场相关;并讨论光谱结构与耦合常数之间的关系     

N型四能级原子介质中古斯-汉欣位移的相干控制

通过外加控制场调控腔中N型四能级介质的吸收-色散关系,从而调控反射光和透射光的古斯-汉欣位移.研究表明,在没有外加弱信号控制场的电磁感应透明状态,反射光和透射光的古斯-汉欣位移完全重合;当加上弱信号控制场时,反射光的古斯-汉欣位移对信号场强度、失谐量的变化比较灵敏,可以通过外加控制场使介质在弱吸收的情况下调控古斯-汉欣位移,实现大的、负向古斯-汉欣位移.     

三探针法诊断射频低压等离子体电子平均能量

研究电子能量非麦克斯威分布且存在射频干扰下，用三探针诊断低压等离子体电子 平均能量的方法．计算了三探针的理论特性曲线并求得了确定电子平均能量的表达式； 提出了估计电子能量分布特征指数的近似方法：对射频低压氮等离子体，测得了三探针 及双探针的伏安特性曲线，并由此求得了电子平均能量．理论和实验表明．在确定电子 平均能量时，考虑电子能量分布偏离麦克斯威分布的影响是十分必要的。     

Nonlinear dispersive scale Alfvén waves inmagnetosphere-ionosphere coupling: Physical processes and simulation results

Dispersive Alfvén waves(DAWs)have been demonstrated to play a significant role in auroral generation of the magnetosphereionosphere coupling system.Starting from a two fluid reduced MHD model,we summarize the frequency,temporal and spatial characteristics of magnetospheric DAWs.Then,the nonlinear kinetic and inertial scale Alfveén waves are studied,and we review some theoretical aspects and simulation results of dispersive Alfve′n waves in Earth’s magnetosphere.It is shown that dispersive standing Alfve′n waves can generate the field-aligned currents which transport energy into the auroral ionosphere,where it is dissipated by Joule heating and energy lost due to electron precipitation.The Joule dissipation can heat the ionospheric electron and produce changes in the ionospheric Pedersen conductivity.As a feedback,the conducting ionosphere can also strongly affect the magnetospheric currents. The ponderomotive force can cause the plasma to move along the field line,and generate ionospheric density cavity.The nonlinear structuring can lead to a dispersive scale to accelerate auroral particle,and the Alfvn waves can be trapped within the density cavity. Finally,we show the nonlinear decay of dispersive Alfvén waves related to two anti-propagating electron fluxes observed in the auroral zone.     

具有压电元件功能梯度梁的振动控制

考虑一具有压电元件的功能梯度弹性梁. 假设功能梯度材料的物性参数为梁厚度方向坐标的幂函数, 考虑电场作用对结构变形的影响, 应用哈密顿原理, 导出了具有压电元件功能梯度弹性梁的动力学方程, 得到了两端简支功能梯度梁的固有特性与电场强度间的关系. 在此基础上, 通过数值算例讨论了电场强度、 材料的梯度指数等对梁固有特性的影响. 结果表明, 材料梯度化可影响梁的固有频率, 在结构设计中应予 以考虑. 通过调整作用在执行元件上的电场强度可以实现对梁振动特性的控制.     

带转动的相对论电子束在非中性等离子体柱状波导中传输的稳定性分析

首先利用相对论电子束的自电场与自磁场所产生的径向力平衡方程,计算出相对论电子束在稳态非中性等离子体填充的柱状波导中传输的转动频率。然后运用 MHD 方程,求得电子束静电扰动的本征方程和色散关系。发现电子束与非中性等离子体相互作用的不稳定性增长特性及静电扰动在高频长波被显著放大。     

94GHz二次谐波渐变复合腔回旋管研究

对94 GHz二次谐波渐变复合腔回旋管进行了系统的理论与实验研究,所研制的回旋管采用渐变结构复合开放式互作用腔、双阳极磁控注入电子枪及内置TE03-TE02-TE01模式转换器,并兼作回旋管收集极作用.设计、研制与测试了94 GHz二次谐波渐变复合腔回旋管,在注电压51 kV和注电流11.8 A下得到156 kW的脉冲输出功率,工作频率94 GHz,工作模式对TE02-TE03,平均输出功率3.05 kW,效率26%.     

高增益S波段相对论速调管的3D研究

在相对论速调管放大器的研究，非工作模的激发是影响器件正常工作的一个重要因素，尤其是高增益情况，这些非工作模在实际结构中还包含非对称模式．同时在相对论速调管放大器的结构中，其输入和输出部分不可避免地要引入3D结构，因此依据2D理论或2DPIC模拟得到的结果不能满足实际结构的实验需要．论文依据2DPIC设计的高增益s波段相对论速调管放大器模型进行3D研究，研究了输入、输出部分中3D结构对束波互作用的影响，通过3DPIC模拟排除了2DPIC模拟中不能反映的非对称模式的影响，验证了3D冷腔分析结果，实现了2DPIC的模拟结果：电子束参数为流强5kA、电子能量600kV，注入微波功率0．88kW、模拟微波输出功率0．57GW，相应增益为6．48×10^5．     

运用螺旋腔振荡器提高相对论磁控管的整体效率

相对论磁控管（RM）的工作电流较大的时候，工作电流所产生的角向磁场将对电子产生一个轴向的漂移力，使得电子在产生高功率微波之前就漂移出谐振腔，导致RM的整体效率下降.本文研究了螺旋腔高频结构的特性，提出一种提高RM整体工作效率的新方法：适当地选择螺旋方式和磁场的组合，从而有效地抑制电子的轴向溢出、减小漏电流，提高RM的整体工作效率.     

合肥光源束流能量标定装置

为在合肥光源储存环上利用共振退极化的方法建立一套测量电子能量的装置，计算了储存环电子束流建立极化的时间、退极化场的分布、激发条带的功率以及退极化时间，并且利用束损系统测量了由于耦合度和腔压变化造成的束流托歇克的变化，以期用现有的束损系统监测退极化造成的束流托歇克的变化．     

基于ANSYS的汽车仪表板横梁焊接支架模态分析

采用有限元分析软件ANSYS对汽车仪表板横梁焊接支架进行模态分析,得到支架的前6阶固有频率和振型。结果表明,横梁支架低阶固有频率远离汽车发动机的怠速激振频率,不会出现整体共振现象;横梁支架结构优化时,要重点考虑驾驶舱面板左右安装支架、中部左右连接支架以及离合器踏板支架等构件。