国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
当传统高功率微波器件向高频段拓展时，器件尺寸的缩小将造成空间极限电流及功率容量的减小。基于此提出一种Ku波段同轴结构的渡越辐射振荡器。通过引入同轴结构，器件内部的空间极限电流及功率容量得到了有效提升。调制腔采用三谐振腔结构，与两腔结构相比，调制电子束的能力明显增强。采用高频场软件对调制腔和输出腔进行了冷腔分析。利用2.5维粒子模拟软件对Ku波段同轴渡越辐射振荡器进行了数值模拟，在导引磁场0.6 T、二极管电压392 kV、电流15.2 kA的条件下，在中心频率为14.184 GHz处获得1.2 GW的高功率微波输出，功率转换效率达20%。
Ku波段 同轴渡越辐射振荡器 粒子模拟 高功率微波 Ku-band coaxial transit-time oscillator particle-in-cell simulation high power microwave 强激光与粒子束
2014, 26(6): 063031
国防科学技术大学 光电科学与工程学院， 长沙 410073
采用2.5维粒子模拟软件对改进型低阻类膜片加载同轴渡越时间振荡器进行了研究。研究结果表明：提取腔工作于类π模场时，具有较高的束波互作用效率；引入渐变型输出波导，提高了提取腔内微波向外耦合输出的能力；通过加载感性支撑杆，一方面对金属膜片起支撑固定作用，另一方面可以及时将膜片上的感应电荷导流至接地外筒、从而降低间隙附近的空间电荷效应，以增加可提取的束动能。经优化设计，该结构在二极管电压为530 kV，二极管电流为12.9 kA、外加导引磁场为0.5 T的条件下，输出微波功率2.74 GW，微波频率7.76 GHz，束波功率转换效率达40%。
类膜片结构 渐变型输出波导 感性支撑杆 粒子模拟 washer-like structure tapered output waveguide inductive metal rods particle-in-cell simulation 强激光与粒子束
2013, 25(11): 2943
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
为开展L波段低阻无箔渡越辐射高功率微波发生器的单次实验, 设计了一种满足需要的电容器储能脉冲磁场系统。系统储能电容5.4 mF, 设计的螺线管线圈长45 cm, 其理论电感和电阻值分别为42 mH和0.66 Ω。基于该设计, 绕制了磁场线圈并搭建了实验平台, 线圈实际电感和电阻值分别为40 mH和0.61 Ω。目击靶实验进一步证实了励磁系统产生的导引磁场能够较好地约束电子束。
励磁系统 螺线管 目击靶实验 导引磁场 电子束 excitation system solenoid target experiment guiding magnetic field electron beam 强激光与粒子束
2012, 24(11): 2709
1 国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
2 中国船舶重工集团国营第368厂, 河北 邯郸 056028
为实现低阻无箔运行,进一步增加现有高功率微波源输出功率和脉宽,给出了一种基于渡越辐射的低阻无箔高功率微波源的初步实验结果。主要对比分析了在铜介质片阴极和天鹅绒阴极以及不锈钢收集极和石墨收集极条件下器件的运行状况，分析了影响器件正常工作的可能原因，得出了在现有条件下天鹅绒阴极和石墨收集极最有利于器件运行的结论。初步的实验结果表明：降低强流相对论电子束的能量密度、选择更加合理的电子束收集方式，是实现该器件正常运行的重要手段。
低阻 无箔 渡越辐射 强流相对论电子束 low-impedance foilless transition radiation intense relativistic electron beam
国防科学技术大学 光电科学与工程学院， 长沙 410073
研究了一种基于螺旋波纹波导特殊色散特性对输入微波脉冲进行压缩的新方法。利用3维全电磁粒子模拟软件对X波段螺旋波纹波导进行了建模，模拟分析了该波导的特殊色散特性及提高功率增益的方法，并将已有模型脉冲压缩增益提高了6.65。模拟结果表明：通过优化输入微波的频率调制特性，可以获得更加符合被动式脉冲压缩所需要的调频形式；采用改进后的椭圆波导，可以得到更有利于被动式脉冲压缩的本征模式；通过延长渐变段长度，可以减少规则段和渐变段之间不均匀性造成的微波反射，从而实现更高的脉冲压缩增益。
螺旋波纹波导 被动式脉冲压缩 脉冲调频信号 全电磁粒子模拟 helically corrugated waveguide passive compression of microwave pulse frequency-swept wave particle-in-cell simulation
国防科学技术大学 光电科学与工程学院， 长沙 410073
对一种改进型螺旋波纹波导实现高增益高效率被动式脉冲压缩进行了研究，并利用微扰理论求解出了该波导的损耗特性。结合波导的色散和损耗特性，设计了输入微波的频率调制形式。还对改进型螺旋波纹波导进行了模拟研究，在输入脉冲宽度为66 ns的条件下，得到了半高宽为1.9 ns的压缩脉冲，增益为21.2倍，脉冲宽度比为34.7倍，压缩效率为61%，这表明改进型螺旋波纹波导应用于被动式脉冲压缩具有高效率高增益特性。
螺旋波纹波导 色散特性 频率调制 被动式脉冲压缩 高增益高效率 helically corrugated waveguide dispersion characteristics frequency modulation passive compression of pulse high gain and high efficiency 强激光与粒子束
2011, 23(11): 3073
