波在密度周期变化等离子体圆波导中的传播特性

电磁波与等离子体之间的相互作用是等离子体电子学和高功率微波器件研究的重点,加载等离子体可以大幅度提高微波器件的输出功率和效率.该文提出了一种加载密度周期变化等离子体圆波导的周期慢波结构,即加载密度轴向正弦变化等离子体圆波导的介质周期慢波结构,并研究了电磁波在该介质结构中的传播特性,根据严格的理论推导,得出电磁波在其中传播的色散方程并进行了数值计算和分析.     

波在周期磁化等离子体中的传播特性

电磁波与等离子体之间的相互作用是等离子体电子学和高功率微波器件研究的重点,加载等离子体可以大幅度提高微波器件的输出功率和效率。文章提出了一种新型介质周期结构即正弦周期磁化等离子体介质结构,通过采用广义反射理论和介质边界条件严格推导出电磁波在其中传播时的左旋圆极化波和右旋圆极化波的色散方程并进行了数值计算和分析,从而研究了电磁波在该介质结构中的传播特性。     

等离子体填充相对论行波管

相对论行波管是近20年来发展起来的一种重要的高功率微波器件,它利用电子注中的慢空间电荷波与结构波发生同步互作用来实现高频信号放大.近年来研究发现,当在微波器件中填充了等离子体以后,器件的输出功率和互作用效率得到显著提高,同时等离子体还可改善电子注的传输质量,甚至取消笨重的外加磁场.综述了等离子体填充相对论行波管的研究背景和国内外的发展概况,报道了该类器件在理论和实验研究两个方面的最新进展,具体分析了等离子体加载两种慢波结构--波纹波导和螺旋线中电磁波传播的色散方程,预测了该类器件的发展趋势,提出了一些建议.     

等离子体加载相对论返波振荡器研究进展

在相对论近波振荡器工作用腔内加载适量密度的背景等离子体后，器件综合性能较真空情况有显著改善和提高，最近的理论和实验研究结果揭示：背景等离子体的存在能显著地改善相对论电子注传输质量和提高电子注可传输的流强，提高输出功率容量；增强微波产生效率；控制等离子体密度能宽带调谐工作频率；能降低甚至不用聚束磁场等优点。本文全面系统地综述了国内外在等离子体加载相对论近波管研究中的最新进展情况，提出了理论和实验研究两方面存在的问题，展望了该研究领域的未来发展趋势。     

离子通道特性研究

简述了在等离子体加载高功率微波器件中的离子通道的研究背景及物理机制，利用电磁场理论导出了离子通道的聚束条件和通道半径的表达式，并对各区域的相对介电常数作了分析。     

休斯型耦合腔电磁色散特性研究

微波电子器件中填充等离子体是提高其输出功率和效率增加工作带宽的有效途径之一.利用电磁场分析理论模型,研究了行波管耦合腔高频慢波结构的色散特性,建立了填充等离子体耦合腔高频慢波结构的色散分析模型.研究表明,填充等离子体后高频慢波结构的色散行为发生了重大变化.首先是当电磁波频率高于等离子体频率时,色散频谱有一个微小的上移;其次是当电磁波频率低于等离子体频率时,发现了一种新的电磁波模式——混合模.工作在混合模的行波管具有更宽的带宽,可达到未填充等离子体时的带宽的一倍以上.混合模是体积模,电场在电子通道的对称轴附近最强,更有利于电子与微波之间能量的有效交换,易于实现大功率微波电子器件.     

快波在等离子体中的传播

利用几何光学方法对离子回旋波频段内的快波在等离子体中的传播进行了研究.其中考虑了等离子体的热效应,给出了热等离子体色散关系,通过数值求解波迹方程得到了波在等离子体中传播的轨迹,得到在合适的波参数下,快波可以在等离子体中传播,并可以传播到等离子体中心处,而且波在等离子体边缘处被多次反射入等离子体中,形成多次吸收.     

一维三组元准周期结构声子晶体的透射性质

构造了一维三组元类Fibonacci、广义Fibonacci准周期结构声子晶体模型,研究弹性波在其中的传播和局域行为.对弹性波通过一维三组元复合结构声子晶体的透射系数进行数值计算,并与一维二组元复合结构声子晶体的透射系数作比较.结果表明:一维三组元准周期结构声子晶体可以获得比二组元复合结构声子晶体更宽的带隙,而且在带隙内有丰富的局域模式存在;三组元广义Fibonacci准周期结构声子晶体可用于弹性波/声波滤波器件的制作材料.     

复合型阻抗加载微波吸收材料的研究

研究了遗传算法在复合型阻抗加载微波吸收材料设计中的应用,分别对多层铁氧体吸波材料和复合型阻抗加载吸波材料的厚度和结构进行了优化计算.理论分析结果表明,随着阻抗加载电路在多层铁氧体吸波材料中的加入,3 mm厚和5 mm厚的吸波材料的吸收性能分别提高了20 %和10 %,而且在频段上也更加符合宽须吸收的要求.     

磁性介质表面电磁波特征

根据电与磁的对称性,类比于表面等离子体(SPPs)的性质,本文研究了磁性材料与介质界面的表面电磁波特征.我们称这种表面电磁波为磁表面等离子体(MSPP).本文推导了磁表面等离子体的波矢,并分析了MSPP的波长、传播距离以及穿透深度随磁性材料磁导率的变化,整理了单界面处MSPP在微波波段下的性质.     

相对论直线电子注与慢波相互作用系统的色散关系的研究

研究了相对论直线电子注与介质中的慢波相互作用系统的色散关系.研究表明当电子注的速度超过介质中电磁波的相速度时有不稳定性产生.通过冷流体近似的办法,在小信号极限下得到了色散关系的方程式增长率以及空间增长率的解析表达式.这种特有的色散关系的研究对研制一种新型的微波致密大功率输出器件具有一定的理论指导意义.     

基于慢波效应的X波段带通滤波器的优化设计

文章介绍了一种利用慢波周期结构加载改进型开环发夹谐振器的微带带通滤波器,该谐振器利用耦合线内弯的结构,使得在不改变电路性能的情况下,减小了电路尺寸;同时由于电路应用的慢波周期结构出现了带阻效应,因此对谐波有很好的抑制作用;利用人工神经网络对开环发夹谐振器进行优化并用软件HFSS验证此方法的可行性;通过设计实例,用HFSS的分析结果证明了这种滤波器结构的优越性.     

曲折波导结构尺寸参数对高频特性的影响

曲折波导作为一种能够在毫米波频段实现宽带大功率输出的放大管慢波结构,其结构尺寸参数很大程度上决定了整管的带宽、增益以及效率。文章对曲折波导结构的慢波特性进行了分析,并对曲折波导的几个重要结构尺寸参数影响问题进行了研究,给出了曲折波导的宽边、窄边以及直波导长度变化对工作带宽、耦合阻抗以及增益稳定性的影响,为曲折波导慢波结构的设计优化提供了参考。     

填充磁化等离子体波导的导波场分析

文章对填充磁化等离子体波导中的导波场进行了详细的分析,给出了有限磁场下波在填充磁化等离子体波导中的传播理论,推导出作为普遍严格的在磁化等离子体波导中电磁波的波动方程及场分量的表达式,并且对所得到的结果进行了验证,这对进一步研究磁化等离子体波导中的电磁波传播特性和微波等离子体激发的准分子激光器奠定了理论基础。     

多注行波管慢波结构的耦合阻抗研究

文章从理论上分析了多注行波管耦合阻抗原理,利用自行研制的数值软件建立了多注行波管慢波结构模型,模拟了多注慢波耦合特性,得到耦合阻抗曲线,并分析了相关参数对多注行波管耦合阻抗的影响;最后得出结论,多注行波管耦合阻抗较大,故其波注互作用效果明显,增益较高。     

常压微波等离子体谐振腔的研制及应用

本文报导了一种新型表面波激发微波等(?)于体谐振腔,介绍了谐振腔主要部分的构造和设计要点,并与圆柱形和矩管形谐振腔的基本性能进行了比较,用该谐振腔作光源,研究了常压(?)和氩微波等离子体在原子发射光谱、原子吸收光谱和气相色谱分析法中的应用。     

相对论返波管慢波结构的优化设计和数值模拟

以环形电子束驱动的、正弦型周期慢波结构的相对论返波管(RBW O)为基础,设计了一种新型慢波结构的RBW O。采用数值模拟的方法对RBW O慢波结构的起始端和末端进行了优化设计,对微波工作频率进行了预测。在磁场为2.5T、二极管电压为710 kV、电流为10 kA的条件下,获得了频率为7.5GH z、微波功率为1.21GW、转换效率为26.6%的微波输出。研究结果表明这种慢波结构相对原结构在微波输出功率和转换效率上都有很大提高,微波工作频率与预测相符合。     

微波等离子体合成酞菁铜聚合物

本文利用低功率微波发生器和Surfatron放电腔,以单体酞菁铜(CuPc)为原料,通过表面波激发氩微波等离子体合成了酞菁铜聚合物(PPCuPc).