强激光与粒子束
2022, 34(9): 093001
强激光与粒子束
2020, 32(10): 103012
西南交通大学 物理科学与技术学院, 成都 610031
设计了一种尺寸紧凑并具有高功率容量的圆波导TE11-TM01模式转换器,结构呈直角转弯形状。该转换器利用传输TE11模式的圆波导与其E面分支耦合进行模式转换,并在TM01输出端口的反向传输短路面加入调配螺钉来拓宽频带。设计结果表明,转换器在工作频率12.7 GHz处的转换效率为99.6%,大于90%的带宽约20%,填充SF6绝缘气体工作时可获得12 MW的功率容量。
高功率微波 模式转换 紧凑 圆波导 high power microwave mode converter compactness circular waveguide 强激光与粒子束
2018, 30(8): 083005
1 国防科技大学 前沿交叉学科学院, 长沙 410073
2 中国人民解放军75836部队, 广州 510000
对比分析了几种可输出圆波导TE01模激励器的仿真设计结果。结果表明, 利用行波功分结构实现矩形波导TE10模到4路矩形波导TE10模的等幅同相功分, 进而合成转换成圆波导TE01模的转换过程, 可在较宽的频带范围内, 实现圆波导TE01模的高效激励。以中心频率9.40 GHz仿真设计的圆波导TE01模激励器, 在中心频率上的传输效率超过99.9%; 在9.08~9.61 GHz的频率范围内, 传输效率大于99%。实验测量结果表明, 所加工激励器在较宽的频带范围内, 传输损耗优于-0.2 dB, 与仿真结果的差异主要来自于波导壁面的欧姆损耗和波同转换结构; 器件工作频带内平坦特性良好, 有利于开展测量工作。
模式激励器 圆波导 TE01模 mode transducer circular waveguide TE01 mode 强激光与粒子束
2018, 30(6): 063003
1 西北核技术研究所, 西安 710024
2 高功率微波技术重点实验室, 西安 710024
采用数值模拟和理论分析方法,研究了圆波导内置n-Si探测结构对X波段几种常用电磁波模式的电场响应。首先基于强电场下的热载流子效应,设计了一种利用n-Si进行高功率脉冲实时测量的圆波导探测结构。接着采用三维并行电磁场时域有限差分方法,模拟研究并分析了TE11(两种极化方向)、TM01和TE01模式作用下圆波导探测结构内的横向电场分布特点。结果表明:不同模式下探测芯片内的横向电场均以径向电场为主,径向和角向电场幅度比约为10,而芯片在圆波导内引入的横向电场驻波比均不大于1.3。最后推导了圆波导探测结构在不同模式电场作用下的灵敏度表达式,理论分析指出了探测结构的最大承受功率与圆波导模式有关,最高可达422 MW,响应时间则均为ps量级,初步证实了该探测结构可用于X波段百MW级脉冲波源在线探测的可行性。
探测 高功率微波 圆波导 硅 灵敏度 detection high power microwave circular waveguide silicon sensitivity 强激光与粒子束
2014, 26(10): 103001
南交通大学 物理科学与技术学院, 成都 610031
基于模式匹配法分析了高功率过模圆波导到两路矩形波导功分器在传输过程中高阶模式的传输和反射问题,分析得到了高传输效率对过模圆波导的要求,并以此仿真设计了中心频率为2.88 GHz的功分器,设计结果表明: 在中心频率下反射系数为0.05,对应的圆波导TM01模到矩形波导TE10模传输效率大于99%,真空中功率容量为2.83 GW;在2.82~2.94 GHz的频带范围内反射系数小于0.1,对应的传输效率大于98%。
高功率微波 功分器 过模 圆波导 矩形波导 high power microwave power divider over-moded circular waveguide rectangular waveguide 强激光与粒子束
2014, 26(9): 093001
西南科技大学 信息工程学院, 四川 绵阳 621010
提出了一种在圆波导中添加金属分割片及半边金属管壳的结构以实现圆波导TM01-TE11模式转换。通过金属分割片将圆波导分成两个半圆区域: 其中一个半圆区域为空波导, 另一半圆区域为填充一定厚度金属管壳的空波导。在S波段对设计的中心频率为2.8 GHz的物理模型进行数值模拟与实验研究, 模拟结果表明: 在中心频率2.8 GHz转换效率为99.56%, 反射率低于0.01; 在2.716~2.946 GHz频带内转换效率大于90%, S11小于-10 dB。实验中测试到的S11参数与模拟结果基本一致, 证明了该变换器技术方案的可行性和模拟结果的正确性。
S波段 模式变换器 圆波导 TM01模 TE11模 S-band mode converter circular waveguide TM01 mode TE11 mode 强激光与粒子束
2014, 26(8): 083003
西北核技术研究所, 高功率微波技术重点实验室, 西安 710024
介绍了大功率容量定向耦合器的设计、标定、测试与应用情况。以X波段圆波导定向耦合器为例,在9.2~10.2 GHz的频带范围内,基于小孔耦合理论优化设计的结构,其耦合度可以稳定在(55±2) dB以内,隔离度大于80 dB。在此基础上,设计加工了X波段圆波导定向耦合器并进行了标定测试,测试与仿真结果吻合较好,高功率微波实验证实了其具有较高功率容量,能够满足实验需求。该类圆波导定向耦合器已广泛应用于实验室高功率微波源的在线测量装置中。
高功率微波 圆波导 定向耦合器 在线测量 功率容量 high power microwave circular waveguide directional coupler online measurement power handle capacity 强激光与粒子束
2014, 26(6): 063040
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
设计了一种结构简单的高功率微波方圆模式转换器,可以实现圆波导TM01模式与矩形波导TE10模式之间的相互转换。转换器工作在C波段,中心频率4.1 GHz,其输入端口和输出端口相互垂直。计算和仿真结果表明:中心频率处该模式转换器的转换效率可达99%,回波损耗小于-20 dB,转换效率大于90%的带宽大于0.2 GHz。转换器整体3维尺寸都只有10 cm左右。
高功率微波 模式转换 矩形波导 圆波导 TE10模 TM01模 high power microwave mode converter rectangular waveguide circular waveguide TE10 mode TM01 mode 强激光与粒子束
2011, 23(11): 3087
西南交通大学 物理科学与技术学院, 成都 610031
研究了一种新型的过模圆转弯波导,可实现圆波导TM01模的转弯传输。介绍了这种过模圆转弯波导的基本原理:即沿转弯平面插入一块金属板,将圆波导转换为两个半圆波导。圆波导TM01模在半圆波导中转换为半圆波导TE11模,经转弯传输后,重新将半圆波导TE11模转换为圆波导TM01模,从而实现圆波导TM01模的转弯传输。基于这一原理设计了一个中心频率为2.856 GHz、转弯45°的过模圆转弯波导,并进行了数值模拟和实验研究。实验结果表明:其转弯半径为123.7 mm,转弯半径较小;在中心频点2.856 GHz处,传输损耗约为0.247 dB,驻波系数为1.217;在2.75~2.95 GHz的频率范围内传输损耗小于0.53 dB,驻波系数小于1.34。
过模圆波导 转弯波导 模式变换 馈线 高功率微波 overmode circular waveguide bend waveguide mode converter feed line high power microwave