西南交通大学 物理科学与技术学院，成都 610031
为了满足高功率微波系统对微波输出窗高功率容量和紧凑化的应用需求，以传统盒型窗的设计理论为基础，通过优化窗体结构和添加过渡段等手段，设计了一种C波段小型化高功率微波输出窗。通过增大窗体表面积、改变矩形波导-圆波导过渡段的连接方式可提高功率容量并缩小微波输出窗的纵向尺寸；采用“I”型的窗体结构可有效抑制三相点（真空-介质-金属）附近的次级电子倍增效应对输出窗性能的影响。在电磁仿真的基础上采用粒子模拟（Particle-in-Cell）的方法研究了微波输出窗三相点附近的次级电子倍增效应，从微观角度进一步证实了“I”型窗体结构可使三相点位置发生移动，减小三相点发射的电子在窗片表面产生次级电子倍增效应的概率，降低微波输出窗的击穿风险。设计结果表明，微波输出窗在中心频点处的主模反射系数低于0.01，传输效率高于99.9%，功率容量可达47.9 MW。
高功率微波 输出窗 小型化 功率容量 三相点 次级电子倍增效应 high power microwave output window miniaturization power capacity triple point multipactor 强激光与粒子束
2024, 36(3): 033008
1 西北核技术研究所，高功率微波技术重点实验室，西安 710024
2 桂林理工大学 信息科学与工程学院，广西 桂林 541004
3 桂林理工大学 广西嵌入式技术与智能系统重点实验室，广西 桂林 541004
平面反射阵列天线的发展受到了带宽与功率容量两方面限制。为此，本文首先基于多谐振技术提出了一种新型平面反射阵列单元结构，相比于传统单元，所提出单元结构具有功率容量高、剖面低且相移曲线线性度好的特点。其次利用所提出单元，通过优化阵面特性在Ka波段设计了包含20×20个单元的平面反射阵列天线。最后利用电磁仿真软件进行模拟计算，结果显示在中心频点35 GHz处，天线峰值增益为27.58 dBi，口径效率为52.33%，副瓣小于−16.08 dB，并且在30.41～39.64 GHz频率范围内（相对带宽26.37%）天线增益跌落小于3 dB，并且所设计平面反射阵列天线最大功率容量可以达到 13.99 MW，功率密度为218.54 W/mm2。
平面反射阵列天线 毫米波 多谐振 宽带 高功率容量 reflectarray antenna millimeter wave multi-resonant broadband high power capacity 强激光与粒子束
2022, 34(8): 083001
强激光与粒子束
2020, 32(10): 103012
西北核技术研究院 高功率微波重点实验室, 陕西 西安 710024
针对目前高功率微波(HPM)传输与发射系统无法实现自跟踪的问题, 引入TE21模耦合器, 使HPM系统具备自跟踪能力。由于现有的TE21模耦合器应用到HPM中会面临功率容量的问题, 为此设计一种X波段GW级TE21模耦合器, 以探索其在HPM系统中的应用。仿真结果表明: 设计的TE21模耦合器在9.0~10.0 GHz频率范围内, 对TE21模的耦合度大于-0.5 dB, 对TE11模的耦合度小于-40 dB, 功率容量可达到GW量级。
高功率微波 TE21模耦合器 耦合度 功率容量 High Power Microwave TE21-mode coupler coupling power capacity 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(1): 99
西南交通大学 物理科学与技术学院, 成都 610031
设计了一种用于高功率径向线螺旋阵列天线的极化转换天线罩。利用三层介质层包夹双层金属折线，形成密封的埋入式折线栅结构。在实现圆极化与线极化相互转换的同时，又避免金属与空气接触，可以提高功率容量。分析了埋入式折线栅单元各参数的影响，并优化单元参数，以此构建埋入式折线栅极化转换天线罩并加载至X波段高功率径向线螺旋阵列天线，分析了天线的基本性能以及功率容量。仿真结果显示：天线匹配良好，增益和波束宽度变化很小，中心频率轴比由1.16 dB变为40 dB，圆极化波转换为线极化波效果良好；经初步分析，极化转换天线罩的功率容量为121 MW，实现了极化转换天线罩的高功率应用。
埋入式 折线栅 极化转换 天线罩 功率容量 径向线螺旋阵列天线 embedded meander line polarization conversion radome power capacity radial spiral array antenna 强激光与粒子束
2018, 30(5): 053005
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
设计了一种基于宽边纵缝驻波阵的高功率射频微波辐射系统, 系统由四路矩形波导以及聚四氟乙烯天线窗组成。天线内采用真空绝缘实现天线高功率容量, 天线窗真空侧采用周期刻三角槽技术抑制高功率微波介质表面击穿。在波导缝隙阵与天线窗之间设计支撑板, 除支撑天线窗外还可抑制表面波电流。采用HFSS数值模拟软件对辐射系统进行了优化设计。数值模拟结果表明, 设计的辐射系统在频率为1.575 GHz时, 增益为22.7 dBi, 天线口径效率为98.3%, 反射系数为-25 dB, 带宽达到5%, 带宽内天线增益波动小于等于0.4 dB、天线口径效率大于等于98%、主瓣指向偏差小于等于1.2°。系统功率容量达到1.92 GW。
高功率微波 波导缝隙阵 口径效率 功率容量 high power microwave slotted waveguide array aperture efficiency power capacity 强激光与粒子束
2016, 28(11): 113003
1 西北核技术研究所, 高功率微波技术重点实验室， 西安 710024
2 西安电子科技大学 天线与微波技术国家重点实验室， 西安 710071
提出了一种多路波导并联结构，用于实现高功率移相器。目前的铁氧体移相器，为实现高功率容量，通常采用双铁氧体磁环结构。仿真分析了各尺寸参数对双环移相器传播模式、相移效率及功率容量的影响，并进行优化设计，使移相器功率容量达到百kW量级。基于双环形式，采用一种多路波导并联结构，使其功率容量达到MW量级。经匹配设计后，移相器在9.25~9.8 GHz频率范围内，驻波比小于1.4，饱和差相移在390°左右，可实现X波段MW级高功率360°电控移相。
移相器 铁氧体 高功率容量 高次模 临界磁场强度 phase shifter ferrite high power capacity higher order mode critical magnetic field 强激光与粒子束
2016, 28(8): 28083006
1 成都信息工程大学 电子工程学院, 成都 610000
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
为提高高功率微波(HPM)辐射天线的功率容量, 设计了带均压环的HPM微波辐射天线窗。均压环嵌入介质窗表面后介质窗表面电场分布发生改变, 电子运动轨迹也随之发生改变, 改变电子运动轨迹能有效抑制二次电子倍增造成的介质窗击穿。当均压环与辐射场电场垂直时, CST模拟表明, 均压环的加入基本不影响天线的辐射性能。将其应用于返波管振荡器(BWO)实验中(输出微波为TM01模), 结果表明: 在束压3 MV、束流10 kA、效率30%时, 普通天线窗输出脉宽为45 ns, 而加入均压环的天线窗输出脉宽100 ns。
均压环 电子运动轨迹 功率容量 grading ring electron trajectory power capacity 强激光与粒子束
2016, 28(7): 073004
西北核技术研究所, 高功率微波技术重点实验室, 西安 710024
相对论返波管(RBWO)高频结构表面微凸起结构导致的表面场致电子发射会加速或加剧射频击穿过程,引起RBWO功率容量下降。为提高现有RBWO的功率容量,给出了RBWO高频结构表面场增强的抑制方法,对一种X波段RBWO表面进行了精密工艺处理后,将表面粗糙度降低至未经表面精密处理时的1/40以下,有效降低了高频结构表面场增强因子,减小了结构表面场致发射电子的能力。进一步开展的高功率微波实验研究表明,抑制表面场增强后X波段RBWO的功率容量提高了25%。
相对论返波管 表面场增强 射频击穿 功率容量 RBWO surface field enhancement factor RF breakdown power capacity 强激光与粒子束
2016, 28(3): 033019
1 西南科技大学信息工程学院，四川绵阳 621010
2 中国工程物理研究院电子工程研究所，四川绵阳 621999
3 重庆大学 a. 新型微纳器件与系统技术国防重点学科实验室
4 重庆大学 b.光电技术及系统教育部重点实验室，重庆 400044
计及电容式 RF MEMS开关膜片上电场分布的边缘场效应后，很难建立高保真的开关自驱动失效阈值功率解析模型。因此，采用膜片承受射频信号功率的面积(ARF)和膜片与传输线的正对面积 (A)的比值构建优值 (FoM)，以表征膜片上电场分布的边缘场效应强弱。利用 HFSS软件建立了开关自驱动失效的三维电磁模型；以一种常见的开关构型为案例，仿真得到了多种射频信号功率(Pin)和开关气隙高度 (g0)条件下膜片边缘电场分布，并与优值计算结果进行了对比验证，初步证明了采用优值 ARF/A表征膜片上电场分布的边缘场效应强度的可行性。
射频微电子机械系统 电容式开关 射频功率容量 自驱动 边缘场效应 RF MEMS capacitive switch RF power capacity self -actuation fringing field effect 太赫兹科学与电子信息学报
2015, 13(2): 342
