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
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
西北核技术研究所， 高功率微波技术重点实验室, 西安 710024
数值模拟并给出了测量距离、积分角度范围和E面、H面等化性对辐射场积分功率的影响。基于X波段大功率微波源、20 dB标准喇叭以及680 mm辐射喇叭，开展了测量布局对辐射场积分功率的影响大功率验证实验研究。此外，基于X波段9.3, 9.7 GHz相对论返波管，开展了测量布局的高功率应用实验研究。研究结果表明: 尽管测量距离不满足远场条件，但只要辐射喇叭E面、H面的等化性较好，通过足够的积分角度范围控制，也可以得到较为准确的辐射场功率测量结果。
高功率微波 辐射场 方向图 积分功率 high power wave radiation field radiation pattern integral power 强激光与粒子束
2016, 28(5): 053002
1 天线与微波技术国家重点实验室(西安电子科技大学), 西安 710071
2 西北核技术研究所, 高功率微波技术重点实验室, 西安 710024
介绍了几种天线增益的测试方法，并根据高功率微波(HPM)天线的特殊性，提出了一种窄脉冲激励下HPM天线增益测试方法。利用直接功率测量方法，将窄脉冲信号源作为发射信号源，通过标定不同脉冲宽度下接收天线的最大接收功率，开展实验研究，测得窄脉冲条件下天线的增益值。测试结果表明：在脉冲宽度大于25 ns的微波脉冲激励HPM天线时，天线增益测试结果与连续波条件下天线增益测试结果相同。
高功率微波 窄脉冲 天线 增益 方向图 high power microwave narrow pulse antenna gain radiation pattern 强激光与粒子束
2014, 26(6): 063007
西北核技术研究所, 高功率微波技术重点实验室, 西安 710024
基于相对论返波管振荡器,提出了一种小信号牵引相位控制的方法,通过外加小信号对振荡器起振过程的引导,实现对输出微波的相位控制。相比于传统的方法,该方法可以利用ns量级的脉冲在较宽的带宽和较低的注入功率下实现对高功率微波振荡器的相位控制。在X波段相对论返波管振荡器相位控制实验中,利用百kW级的小信号,实现了对GW级高功率微波的输出相位控制,相位抖动小于±15°。
高功率微波 振荡器 相位控制 锁频锁相 起振 high power microwave oscillator phase control frequency and phase locking start-oscillation 强激光与粒子束
2014, 26(5): 053001
1 西北核技术研究所, 西安 710024
2 西安交通大学 电力设备电气绝缘国家重点实验室, 西安 710017
聚四氟乙烯、聚乙烯、有机玻璃等介质材料因其良好的透波性能和优异的机械性能被广泛用作高功率微波的输出窗口, 但关于窗口加工处理工艺对材料介电性能的影响却少有研究。利用高压电桥及高阻计对不同介质材料不同工艺下的基本介电参数进行了测量, 利用静电感应法对不同介质材料表面0.8~0.9 eV浅能级的电子陷阱密度分布进行了测试, 利用波导口开展了S波段800 MW、百ns微波脉冲作用下的介质击穿实验, 考察了材料表面粗糙度、划痕对介质窗表面击穿的影响。结果表明: 烘烤工艺在一定程度上降低了材料的耐击穿性能, 增加了介质损耗; 平行于电场方向的划痕形成了材料表面击穿的通道, 而该通道的存在又进一步加剧了击穿的发生。
表面电荷 介电性能 静电感应法 电子陷阱 surface charge dielectric property electrostatic induction method electron trap
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
运用光学方法，分析平面波通过无限大介质平板的传输特性，进而分析单层介质窗口的引入对微波传输性能的影响。在S波段微波源上对聚四氟乙烯材料进行了真空环境下的微波放电击穿实验，通过长时间的表面放电，在聚四氟乙烯材料表面出现电痕和电树枝。在100 ns脉冲宽度下，未发生大面积表面放电前，通过光学照相，在介质表面观测到局部放电现象，认为局部放电仍能导致材料表面破坏。作为对比，进行了聚苯乙烯材料的电老化实验，实验结果表明聚苯乙烯材料具有良好的耐电痕、耐电树枝老化特性。characteristics of highpower microwave
微波窗口 表面闪络 电树枝 高功率微波 microwave window surface flashover electrical tree highpower microwave
在确定天线数值模型的基础上，结合高功率微波天线的真空需要与实验装置情况，设计并加工了X波段基于漏波波导的高功率微波天线，对该天线分别进行低功率和高功率条件下的性能指标测试。在低功率条件下天线测试结果表明：在9.6 GHz下天线增益为26.3 dBi，天线方向图与数值模拟结果一致。在SINUS881加速器上利用返波管进行了天线高功率测试，实验结果表明：天线功率容量大于200 MW，高功率测试方向图、低功率测试方向图和数值模拟取得较为一致的结果。
高功率微波 漏波波导 方向图 功率容量 high power microwave leaky waveguide radiation pattern power handling capacity 强激光与粒子束
2011, 23(12): 3363
1 西北核技术研究所， 西安 710024
2 清华大学 电机系， 北京 100084
3 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
探索了采用CST软件和PSpice软件进行加速器场分布数值模拟的方法，利用该方法可方便地获取设备内部动态场分布图及动态电压变化规律。针对螺旋线型μs级高压长脉冲产生器系统建立了数值模拟模型，给出了详细的模拟步骤及结果。分析表明，利用场分布模拟方法获取的电压变化规律与电路模拟方法获取的结果是一致的。基于CST模拟方法，可以给出螺旋线及主开关等电气结构的瞬态电场分布，场强增强点主要出现在螺旋带的外沿及金属电极连接处，在介质支撑内部也有较高的场强分布。
螺旋线 高压长脉冲 脉冲发生器 数值模拟 高功率微波 spiral line high voltage and long pulse pulse generator numerical simulation high power microwave
研制了一套宽光谱探测系统，该系统包括紫外成像探测器和X射线成像探测器两个工作单元。利用该系统对高功率微波（HPM）源运行及聚四氟乙烯介质窗受微波场作用而发生击穿时实验环境中的紫外线和X射线进行了初步诊断。结果表明：HPM源运行参数为重复频率100 Hz，运行时间5 s，介质窗未发生击穿时，微波源二极管区产生的X射线剂量为9．28×102～1．64×103 Gy，介质窗发生击穿时，环境中X射线剂量为5．38×102～1．09×103 Gy；随着微波脉冲重复频率和运行时间的增加，产生的X射线剂量明显增加。此外，利用该系统证实了实验环境中紫外线的存在。
宽光谱成像探测系统 紫外线 X射线 介质击穿 高功率微波 broad spectra detection system ultraviolet ray X-ray dielectric breakdown high power microwave
