西北核技术研究所, 高功率微波技术重点实验室, 西安 710024
为分析口径天线辐射场方向性, 在计算等效面磁流的同时, 引入等效面电流的作用, 对辐射远场方向性进行了修正, 解析公式更适合描述自由空间中口径天线的辐射场; 在时间域对冲激脉冲口径辐射场方向性进行分析, 得到以下结论: 馈入脉冲宽度变宽、口径尺寸减小、口径场幅度锥削分布, 以及球面波前均会降低辐射场方向性; 辐射场存在时域波形延拓现象, 即存在空间色散问题; 球面波使口径辐射场方向性迅速恶化, 在远区得到一个主轴附近峰值场强相对平坦, 而在一定角度峰值场强迅速下降的场。
冲激脉冲 口径天线 时域 锥削场 球面波前 方向性 impulse signal aperture antenna time domain tapered field spherical wavefront directivity 强激光与粒子束
2016, 28(9): 093001
西北核技术研究所 高功率微波技术重点实验室, 陕西 西安 710024
研制了一套16阵元的小型超宽带喇叭阵列天线, 阵元天线由渐变横向电磁场(TEM)喇叭加框型电流环构成, 分析了设计原理结构, 给出了数值模拟结果并进行了试验研究。在每个单元馈入峰值电压4 kV, 前沿180 ps超宽谱脉冲时, 获得了rE值82 kV。整个系统紧凑小巧, 具有较高的辐射效率, 适合低功率情况下超宽谱脉冲的辐射。
超宽带 天线 超宽谱脉冲 阵列天线 UWB(Ultra Wide-Band) antenna pulse array antenna 太赫兹科学与电子信息学报
2016, 14(3): 409
西北核技术研究所, 高功率微波技术重点实验室, 西安 710024
设计了一种高功率共面馈电脉冲辐射天线。该天线馈源采用双组电大尺寸共面极板馈臂，将馈电点置于焦点处，与直径2.1 m的抛物反射面相配合，实现超宽谱短脉冲的有效定向辐射。提出了一种由同轴输入到4端输出的高功率馈电巴伦，解决了高功率情况下同轴线到4馈臂共面馈电问题。对所设计天线进行测试实验，结果表明: 在馈电脉冲宽度为450 ps、峰值电压为142 kV时，辐射因子达到800 kV。
高功率 共面馈电 超宽带巴伦 抛物反射面 脉冲辐射天线 high power coplanar feed UWB balun paraboloid reflector impulse radiating antenna 强激光与粒子束
2016, 28(4): 043001
西北核技术研究所, 高功率微波技术重点实验室, 西安 710024
设计了一种采用切比雪夫渐变线的TEM喇叭天线,分析了其工作原理,采用数值模拟的方法研究了其阻抗特性、传输特性与辐射特性,并在不同的馈入脉冲下与常用的线性渐变TEM喇叭天线进行了性能对比。结果表明: 切比雪夫渐变线TEM喇叭天线具有低反射、高带宽和高辐射场强的优点,其性能要明显优于线性渐变TEM喇叭天线,且馈入脉冲越宽,性能越明显。分析了最大反射系数对切比雪夫渐变线TEM喇叭天线辐射性能的影响,馈入脉冲越窄时,宜选择反射系数越大的辐射天线。
高功率微波 超宽带 切比雪夫渐变线 TEM喇叭天线 阻抗变换 high power microwave ultrawide spectrum Chebyshev TEM horn antenna impedance transformer 强激光与粒子束
2014, 26(3): 033003
西北核技术研究所 高功率微波技术重点实验室, 西安 710024
设计了一种采用共面TEM馈电结构的抛物反射面超宽谱脉冲辐射天线, 分析了该种馈电结构的阻抗特性与辐射特性。实验表明当馈入电压为3 kV、前沿180 ps的超宽谱脉冲时, 该天线主轴辐射场测试距离与峰值场强之积平均值达到18.3 kV, 相较于常用的TEM喇叭馈电的超宽带反射面天线, 其辐射效率有了显著的提高。
抛物反射面天线 超宽带 脉冲 高辐射效率 paraboloidal reflector antenna ultrawide band pulse high radiant efficiency 强激光与粒子束
2014, 26(2): 023001
西北核技术研究所， 高功率微波技术重点实验室， 西安 710024
设计研制了一种低阻抗传输线向高阻抗超宽带天线馈电的馈电结构，理想情况下，该馈电方法可实现特性阻抗为50 Ω的同轴传输线向特性阻抗为200 Ω的超宽带天线匹配馈电。分别用TEM喇叭天线和抛物反射面天线进行了实验验证，结果表明，与同轴线直接馈电相比，采用该匹配馈电结构后，TEM喇叭天线的辐射场强提高了15%，反射面天线的辐射场强提高了27%。
超宽带 天线 馈电 传输线变压器 阻抗匹配 TEM喇叭 ultra-wideband antenna feed transmission line transformer impedance matching TEM horn 强激光与粒子束
2014, 26(1): 013003
西北核技术研究所， 高功率微波技术重点实验室， 西安 710024
基于CKP1000脉冲源建立了实验平台，实验获得了单次脉冲、不同脉宽、均匀电场下有机玻璃的击穿场强和击穿时延，对有机玻璃的击穿过程进行了分析。实验脉冲的幅值约为230 kV，前沿760~960 ps，脉宽2.3~4.0 ns（FWHM），试样的平均厚度为1.1 mm。实验结果表明，随着脉冲宽度从2.3 ns增加至4.0 ns，有机玻璃的平均击穿场强从301 kV/mm降至276 kV/mm，平均击穿时延则基本保持不变，其中前沿760 ps，脉宽约2.3 ns时对应击穿时延的分散性增大。
有机玻璃 脉冲击穿 击穿场强 击穿时延 polymethylmethacrylate pulse breakdown breakdown strength breakdown time delay
西北核技术研究所, 高功率微波技术重点实验室, 西安 710024
在频域和时域研究了TEM喇叭天线的辐射机理。在频域，高频信号激励的TEM喇叭表现为口径天线的辐射特性，具有良好的方向性；低频信号激励的TEM喇叭可视作偶极子天线，具有全向辐射特性；在时域，脉冲激励的TEM喇叭天线辐射场由四个子波叠加构成，在不同方向上，各个子波的波形和相对时序不同，导致不同方向上辐射场波形也不相同。根据辐射机理研究结果，提出了一种TEM喇叭天线末端加载设计并给出了其优化设计方法，有效地改善了天线主轴辐射性能，提高了辐射因子和天线效率。
TEM喇叭 天线 机理 优化设计 辐射因子 TEM horn antenna mechanism optimized design radiation factor
西北核技术研究所 高功率微波技术重点实验室， 西安 710024
小型超宽谱高功率微波辐射系统由Tesla型100 kV级ns脉冲源、Peaking-Chopping型亚纳秒气体开关及TEM喇叭天线构成。系统重复运行频率100 Hz，辐射因子rEp值75 kV，主轴辐射场中心频率520 MHz，-3 dB频谱范围230~810 MHz。系统集成于一便携箱内，体积为80 cm×50 cm×26 cm，质量约45 kg。该系统结构紧凑，能够快速展开和撤收，可方便用于超宽谱高功率微波应用技术研究。
超宽谱 高功率微波 Tesla变压器 天线 辐射因子 ultra wide spectrum high power microwave Tesla transformer antenna field-range product
1 西北核技术研究所， 西安 710024
2 西安交通大学 电子与信息工程学院， 西安710049
3 高功率微波技术重点实验室， 西安 710024
采用粒子模拟方法对一种基于过模结构的表面波振荡器相对论太赫兹源进行了研究，模拟得到了频率为0.148 THz的电磁波输出，主要输出模式为TM01模式。该结构的特点是没有反射结构，电磁波会进入二极管区域。研究了电子束电压和二极管区域内电磁场对输出功率和频率的影响以及器件几何结构参数对输出功率的影响。计算结果表明，泄露到二极管区域的电磁波对器件工作状态影响很小，但是二极管参数对器件的输出功率影响很大。
太赫兹 过模结构 慢波结构 表面波振荡器 terahertz overmoded structure slow wave structure surface wave oscillator
