1 中国工程物理研究院 电子工程研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 高功率微波技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
为实现一种具有近场聚焦、斜波束出射能力的偏馈口径天线，采用几何光学方法设计了一种赋形聚焦双反射面天线。基于光线传播的能量守恒定律、Snell定律及光径长度相等三个光学定律开展了天线主反射面赋形设计，副反射面的设计采用 Snell 定理作为约束条件。 通过理论公式和实验测试研究，实现了一种出射波束口径为 110 cm、波束出射方向与竖直方向成 20°夹角的赋形聚焦偏馈双反射面天线。在中心频率 95 GHz 下，实测相位实现近场聚焦，出射波束与垂直方向成20°夹角。
聚焦天线 双反射面天线 几何光学 赋形天线 focus antenna dual-reflector antenna geometric optics shaped antenna 强激光与粒子束
2016, 28(8): 28083003
1 电子科技大学 物理电子学院，四川 成都610054
2 中国工程物理研究院应用电子学研究所 高功率微波技术重点实验室，四川 绵阳621900
3 中国工程物理研究院电子工程研究所，四川 绵阳621900
介绍了采用Denisov辐射器将96 GHz边廊模式信号转换为高斯波束的设计、仿真及测试结果.基于耦合波理论给出Denisov辐射器的设计方法.根据96 GHz TE6,2模式Denisov准光模式转换器结构布局的要求，优化得到 Denisov辐射器，输入半径6.4 mm，长52 mm，辐射器切割边缘电流幅值为汇聚中心点的10%，输出准高斯能量转换效率达96.51%.由其组成的准光模式转换器冷测输出高斯波束束腰直径22.4 mm，矢量转换效率大于95%.
Denisov辐射器 模式耦合理论 边廊模式 Denisov launcher mode coupling theory whispering-gallery mode
1 中国工程物理研究院 应用电子学研究所 高功率微波技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 电子工程研究所, 四川 绵阳 621900
提出了可应用于3 mm波段回旋管的TE6, 2模式Denisov辐射器。以耦合波理论为基础, 给出Denisov辐射器的设计方法。结合3 mm波段边廊模回旋管的具体参数, 采用编制的数值计算程序, 优化得到该模式 Denisov辐射器, 辐射器全长52 mm。全电磁场仿真表明, 该辐射器切割边缘电流幅值降为汇聚中心点的10%。由其组成的模式变换器, 冷测结果好于Vlasov模式变换器。
回旋管 模式耦合理论 2模 Denisov辐射器 gyrotron mode coupling theory TE6 TE6 2 mode Denisov launcher
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 高功率微波技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
应用几何光学理论分析了高阶过模Denisov辐射器的基本工作原理。以耦合波理论为基础, 给出了高阶过模Denisov辐射器的设计方法。结合3 mm波段边廊模回旋管的具体参数, 研究了3 mm波段工作模式为TE6, 2的Denisov辐射器。采用编制的数值计算程序, 优化得到可靠的最优波导壁扰动几何参量, 据此设计出了紧凑的96.4 GHz工作模式为TE6, 2的Denisov辐射器。经全电磁场仿真验证, 该辐射器壁电流发生了较好的汇聚, 在切割边缘电流幅值降为汇聚中心点的10%, 输出准高斯束能量转换效率为96.51%。
回旋管 模式耦合理论 几何光学 Denisov辐射器 gyrotron mode coupling theory geometrical optics Denisov launcher
中国工程物理研究院 应用电子学研究所， 高功率微波技术重点实验室， 四川 绵阳 621900
在耦合波理论的基础上，结合波导渐变曲线给出了普适高阶渐变波导设计方法，研究了95 GHz回旋管内置 TE03模式改进Dolph-Chebychev渐变波导。采用编制的数值计算程序进行优化，得到了可靠的最优几何参量，设计出了紧凑的95 GHz渐变波导。经全电磁场仿真验证，该内置渐变输出结构对杂模的抑制达30 dB，满足设计要求。回旋管的热测实验中测出的模式样图表明，所设计的内置渐变波导有效地实现了回旋管内径变化。该方法可以高效地指导高阶过模圆波导渐变结构的设计。
回旋管 模式耦合理论 改进Dolph-Chebychev渐变波导 TE03模 gyrotron mode coupling theory modified Dolph-Chebychev tapered waveguide TE03 mode
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 高功率微波技术实验室， 四川 绵阳 621900
基于菲涅尔原理及卡塞格伦天线设计方法,设计了一种口面直径为200 mm的卡赛格伦菲涅耳相位修正平面天线。天线采用连续相位修正方式，由一组同心菲涅耳相位修正圆环组成，与传统卡赛格伦抛物面天线相比，该天线具有平面化结构，大大减小了天线自身重量，天线辐射性能较离散相位衍射天线有大幅度提高。在95 GHz频率下，采用物理光学法进行仿真计算，并采用近场扫描系统进行了天线性能测试，天线3 dB波束宽度分别为0.95°及1.05°，天线实测增益为44.1 dB，天线口面效率为65%。
菲涅耳相位修正平面天线 抛物面 物理光学 毫米波 衍射天线 phase-correcting Fresnel zone plate antennas paraboloid physical optics millimeter wave diffraction antenna
中国工程物理研究院 应用电子学研究所， 高功率微波技术重点实验室， 四川 绵阳 621900
介绍了利用大功率半导体激光二极管触发3 mm间隙GaAs光导开关、产生非线性电脉冲输出的实验，激光二极管输出功率为70 W，上升前沿约20 ns，脉冲半高宽（FWHM）约40 ns。随着开关两端偏置场强增加，输出电压也线性增加，当偏置场强超过一定阈值，增至约2.53 kV/mm时，经过一个较小的电压峰值和时间延迟后，输出电压急剧增加，产生雪崩现象。实验结果表明:GaAs开关非线性输出的产生与载流子聚集和碰撞电离有关，偏置电场的提高增加了开关芯片中载流子聚集数量，加剧了碰撞离化程度，从而使开关从线性模式进入雪崩模式。
光导开关 非线性 激光二极管 载流子聚集 photoconductive semiconductor switch nonlinear laser diode carrier accumulation
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 高功率微波技术实验室, 四川 绵阳 621900
介绍了采用95 GHz准光模式转换器将TE62模式转换为高斯波束的实验测试结果。准光模式转换器由螺旋切口的Vlasov辐射器、一个准抛物柱面反射镜和两个相位修正镜组成。将半径5.62 mm圆波导内的TE62模式转换为束腰直径22.4 mm的高斯波束。实验采用毫米波天线近场扫描测试系统测试, 实验结果表明标量转换效率大于97%, 矢量转换效率大于88%。
准光模式转换器 相位修正镜 回旋管 毫米波 quasi-optical mode converter phase correcting mirror gyrotron millimeter wave
1 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 研究生部, 四川 绵阳 621900
高功率毫米波回旋管输出的高阶模式不利于空间传输，必须进行模式转换。由于不便采用波导模式转换器，因此对内置准光模式转换器进行了研究。内置准光模式转换器由Vlasov辐射器、准抛物柱面镜和相位修正镜组成。基于标量衍射理论和KSA算法,编制了数值模拟程序，设计了相位修正镜。计算分析了参考平面处的场分布，表明该准光模式转换器的标量转换效率大于98%，矢量转换效率大于93%。计算结果表明，该方法可以高效地指导准光模式转换器的设计。
准光模式转换 相位修正镜 标量衍射理论 TE62模 quasioptical mode converters phase correcting mirror scalar diffraction theory TE62 mode
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
采用口径场法对具有高斯幅度分布的圆口径天线辐射近场进行了分析。推导了非聚焦和聚焦2种工作方式下圆口径天线轴向近场和增益的解析表达式；采用数值积分方法分析了圆口径天线非轴向近场分布特性。分析表明, 对于高斯幅度分布的圆口径天线, 天线轴向场在近区为振荡分布, 其近场增益与口径面分布和观测点位置有关, 通过聚焦可以使近场焦点处增益达到远场增益, 大大提高焦点及焦点附近区域的电场幅度。
高斯分布 辐射近场 圆口径天线 近场增益 聚焦 Gaussian distribution radiating near field circular aperture antenna near-field gain focusing
