李建北[1]2003年在《两类矩形波导中消失电磁波的模拟与研究》文中研究表明当频率低于波导的截止频率时，电磁波在波导中与距离成指数规律衰减，是一种消失波。欧洲的一些科学家采用截止波导成功地完成了多起微波的超光速实验，由此拓展了截止波导的应用范围，在超光速研究中也具有重要的作用。由于消失波的复杂性和特殊性，难已进行解析理论分析，为此，本论文采用基于时域有限差分方法的3D电磁场分析软件对消失波的特性进行模拟分析。对凹陷波导（undersized waveguide）的模拟发现：输入脉冲宽度较大的高斯波包，模拟结果显示输出波形失真较小，经过计算得到电磁波包穿过长50mm的截止区时，电场的幅度衰减了-41.5dB，群速度为3.21c 。当波导截止区的长度增加时，输出波形严重失真，出现了较为明显的高频成分。分析表明，输出信号的高频成分系输入信号本身所具有的，在通过截止区后未被衰减同时主频却发生了非常大的衰减而显现出来。在保持截止区长度不变，而减小输入高斯波包的脉冲宽度时，模拟显示输出波形严重失真，而且，频谱也发生很大的变化，主频已变为一高于截止频率的频率，群速度小于光速c 。分析认为，这是由于输入电磁波包脉冲的频谱太宽，存在较强的高于截止频率的频率，这部分频率未被衰减而直接传输所致。对异质波导（heterostructure wavegiude）的模拟表明：对于横截面尺寸均匀但填充两种不同介电常数的电介质的异质波导，高斯波包以大于c的群速度穿过截止区，而电场的幅度衰减了-42dB。
刘洋[2]2012年在《V波段新型慢波结构行波管的研究》文中指出V波段作为毫米波频段一个重要的大气衰减窗口,在军事和民用领域都显示出了巨大的应用潜力。目前,相对于美国、日本和欧洲等,我国对该波段资源的开发和利用显得相对滞后。为满足日趋复杂的战术军事通信和信息对抗的需要,并进一步提升我国毫米波电真空器件的理论和关键技术水平,开展对该波段的研究工作具有重要的理论和现实意义。本论文以V波段行波管为选题,以新型全金属慢波结构为主线,重点研究了两类新型的全金属慢波结构在V波段行波管中的应用。本论文的主要工作和创新点总结如下：1.利用曲折波导慢波结构完成了对一只V波段连续波行波管的优化设计,包括慢波结构、互作用电路、高频能量耦合系统以及聚焦磁系统等,并率先在国内开展了对V波段曲折波导行波管的实验研究。2.为了提高曲折波导行波管的输出功率,提出了一种新型的带状注曲折波导慢波结构,并利用该结构和带状电子注作为注-波互作用电路,完成了对V波段大功率行波管的设计。研究结果表明：采用带状电子注能极大地增加互作用面积,从而可以在不增加电流密度的情况下获得更大的输出功率。同时,只要带状电子注通道的尺寸选择合适,对行波管的带宽和电子效率影响不大,这为今后研制V波段大功率行波管提供了一个不错的思路和很好的解决方案。3.提出了一种新型的宽带大功率慢波结构一V型曲折矩形槽慢波结构,并利用该结构完成了对V波段行波管互作用电路的设计。研究结果表明：该结构能在保持良好工作性能的同时增加互作用面积,从而可以在不增加电流密度的情况下采用更大的电子注电流,因而能获得更大的输出功率。同时,该结构是一个典型的二维结构,且不需要单独加工电子注通道,加工和装配都十分简单。因此,V型曲折矩形槽慢波结构是一种有潜力的宽带大功率毫米波慢波结构,它的提出将对宽带大功率毫米波辐射源的发展起到积极的推动作用。4.提出了一种适用于重入式双交错梯形线耦合腔慢波结构的输入/输出耦合结构,很好地解决了外部电路与慢波结构之间的能量耦合问题,并将该结构成功应用于V波段行波管的设计之中,完成了对一只100W重入式双交错梯形线耦合腔行波管的具体设计。研究结果表明：相比曲折波导行波管,在电子注电压基本相同的情况下,重入式双交错梯形线耦合腔行波管具有更大的输出功率和更高的电子效率,且通过调节电子注电压能使其工作带宽拓展至与曲折波导相当,这为我们研制V波段大功率行波管提供了又一优选方案。5.为叁槽梯形线耦合腔慢波结构提出了一种匹配良好的输入/输出能量耦合结构,很好地解决了与外电路之间的能量耦合问题,并利用该结构和一个长宽比为5：1的带状电子注完成了对V波段行波管互作用电路的设计。粒子模拟结果表明：当电子注电压和电流分别为13.2kV和300mA时,在58-64GHz的频带范围内,该管的饱和输出功率大于320W,对应的饱和增益和电子效率分别大于32.56dB和8%。该结构为今后研制V波段宽带大功率行波管提供了一个良好的方案。
王慧慧[3]2009年在《碰撞等离子体中电磁波传播及微波探针研究》文中进行了进一步梳理本文主要从理论上对电磁波和等离子体相互作用进行了数值计算,详细分析了电磁波在等离子体中的传播的幅度和相位信息;从实验上提出了两种新的诊断局域等离子体密度的工具。我们利用MAFIA软件模拟了电磁波在强碰撞和非均匀等离子体中的传播,对微波的幅度和相位进行分析。可知电磁波的衰减只与传播路径上的等离子体密度积分有关,与密度剖面形状无关。并且提出了可以利用微波测量等离子体密度剖面的方法。此外,模拟说明此时衰减与碰撞频率成反比,给实验上利用此特性诊断碰撞频率提供了理论依据。最后,对二维斜等离子体层和叁维球形等离子体进行模拟,发现脉冲波包穿过等离子体时,传播方向不变,只是幅度衰减,所以电磁波在叁维分布等离子体中传播可由WKB近似解决,并且叁维问题可简化为一维问题进行计算解决,大大简化今后的工作。解析从电磁波色散方程出发,对电磁波的衰减和相移计算,将等离子体分为叁个区:反射区,透射区,碰撞平台区,其中碰撞平台区又因为碰撞的强弱而分为强碰撞平台区和弱碰撞平台区,给出了划分依据,并分别针对每个不同区域,详细分析了电磁波在各区域衰减和相移与电磁波频率、等离子体密度以及碰撞频率之间的关系。在这里,强调了驰豫频率的重要性。所有的理论工作都为今后微波诊断等离子体的实验研究提供了理论基础。提出了一种具有高分辨率的局域诊断等离子体的密度的新方法—微波点天线,这种诊断方式避免了碰撞和鞘层影响,并且在实验中将测量气压提高到了几百帕,空间分辨率达到了毫米量级。微波点天线是利用同轴电缆线的终端制作而成,因为其物理尺寸小,所以可以将其伸入等离子体内部,利用微波在等离子体中的传播出现的截止现象进行等离子体密度的诊断。我们对诊断结果进行了分析,认为利用截止频率来诊断等离子体密度从原理上是可行的,并且截止区透射系数随频率的变化主要由等离子体的密度梯度决定。另外,利用已有的微波干涉法和双探针对测量结果进行了验证,说明微波点天线不仅是有效的等离子体密度的诊断工具,还可以利用其精确性对双探针测量进行标定。基于天线的发射性质,提出一种新的等离子体密度的诊断工具――微波单极子天线。从理论、实验、模拟叁方面介绍并验证了此种方法的可行性。从理论上分析微波单极子天线的发射性质和周围介质的介质常数之间的关系,从而为单极子天线作为一种诊断工具提供了理论基础。在实验上,对微波单极子天线的制作,发射性质做了详细的测量和分析,提高了微波单极子天线作为诊断工具的测量性能,并在非色散介质中进行了可行性证实。在诊断不同气压的等离子体密度上,微波单极子天线得到了和静电双探针测量一致的结果,从而从实验上证明了微波单极子作为一种诊断等离子体密度工具的可行性。我们还从测量原理上,提出了碰撞修正因子,对微波单极子天线测量等离子体密度提出了碰撞修正方法,对其测量结果做出了碰撞修正。此外作为一种新的诊断工具,从实验上对其测量精度、分辨率进行了分析和讨论。除了实验,还利用模拟验证了此种方法的可行性,并且通过模拟,提出了微波单极子天线的鞘层修正方法和并对其空间分辨率进行了分析。
王智勇[4]2003年在《光子隧穿与电磁波在自由空间中异常传播的理论研究》文中研究说明研究光子隧道穿透效应或电磁波的异常传播现象，是一个同时牵涉到多个学科的理论与应用的交叉课题，同时也属于一个年轻且颇具生机的领域，研究这一领域既有理论价值也有应用价值。然而在这个领域，相对于实验工作而言，理论的发展还比较滞后且很不成熟，一些看来有违传统理论的实验结果还得不到满意的理论解释，尤其是人们在自由空间中也获得了电磁波的异常传播实验结果，更是令人迷惑不解。本文的主要目的就是试图给自由空间中电磁波的异常传播现象提供一个合理的理论解释。通过综述和分析现有的电磁波异常传播实验及其理论，本文总结了电磁波异常传播实验结果中的规律，指出了相关理论中存在的问题和错误，并在此基础上，对于自由空间中电磁波的异常传播现象提出了新的理论解释，同时力图为电磁波的各类异常传播现象提供统一的解释，并给出新的理论预言。具体地说，本文得到如下结果：1) 对于自由空间中电磁波的异常传播现象，现有的解释存在问题和错误，例如人为地引入没有任何物理意义的数学量，并且将群速与视在相速混为一谈；2) 自由空间中电磁波的异常传播现象，源于天线近场所特有的物理规律，其中有些实验结果的形成还可能同时与虚宗量Bessel函数所描述的电磁波有关；3) 近场与消失波之间存在内在的物理联系，后者是前者在一定条件下的特殊表现。相应地，电磁波的各种异常传播现象源于相同的物理本质，即虚光子过程，从而异常传播现象存在早已成熟的量子场论理论依据，且不会违背因果律；4) 在有源情形，Maxwell方程组可以存在满足因果律的超光速解。因此，按照本文的理论，研究光子隧道穿透效应或电磁波的异常传播现象，既能推动传统理论的向前发展，深化我们对这个世界的认识，又有实际工程技术价值，将有利于推动我们对近场或消失场的物理规律的进一步研究和掌握，并可用于近年来兴起来的太赫兹技术，近场扫描光学显微技术，光学和生物传感器技术，近场纳米光学技术，消失场分光镜技术等。
谭立容[5]2014年在《基于铁氧体加载基片集成波导的频率可调天线研究》文中提出目前,随着无线通信系统中需要的天线数量增多,造成通信系统的整体成本和重量增加、带来了天线之间的电磁干扰等问题,因此人们希望能够用一个天线来实现多个天线的功能。在此背景下,人们提出了"可重构天线"或"可调天线"这个概念。基于基片集成波导技术的可重构天线研究是一个全新的课题。基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)技术是近年来提出的一种平面类波导结构,它具有类似于传统矩形金属波导的传播特性,这种特性是通过在上下底面为金属层的低损耗介质基片上利用两侧周期性金属化通孔而实现的。基片集成波导器件具有低剖面、高品质因数、易和平面电路集成等优点。利用这些优点人们已研究了基片集成波导在天线方面的应用,在可重构天线应用研究中目前主要集中在通过电子器件等来实现电可调天线。利用天线中所用材料的本征特性来改变天线的工作频率也是实现频率可调天线的一种有效方法。本论文着重研究了铁氧体加载基片集成波导在低剖面频率可调天线设计中的应用。对比分析了铁氧体加载基片集成波导和普通基片集成波导传输特性,探讨了偏置磁场作用下铁氧体加载基片集成波导传输参数的可调性,研究了基于铁氧体加载基片集成波导天线的工作原理,以及铁氧体加载基片集成波导的馈电结构等。在此基础上设计研究了几种通过磁场调节的新型基片集成波导频率可调天线,取得了以下几个方面的研究成果:(1)在SIW谐振腔理论基础上对铁氧体加载SIW谐振腔进行了理论和仿真分析,证明了磁可调SIW谐振腔的工作频率会随偏置磁场改变而改变。以此为基础,设计研制了一种工作在X波段的双铁氧体片加载频率可调SIW矩形缝隙天线,首次实现了磁可调的SIW天线。测量结果表明,可调频率范围为10.5%(从9.95 GHz到11.06 GHz),在频率调谐范围内天线增益大于5.0dBi,仿真和测试结果证明了设计方法的有效性。(2)设计了一种改进的铁氧体加载基片集成波导天线。通过改进天线辐射缝隙外形,使用单个铁氧体片,使天线结构更加简单,天线的辐射增益更高。仿真结果表明,该天线具有更好的增益和前后比,当偏置磁场从0变化到0.12 T,我们的天线的频率可调范围约为380 MHz,在可调范围内天线增益高于6 dBi,辐射方向图和增益几乎不受磁场影响。(3)研究了一种新型磁可调双频双极化基片集成波导天线。利用SIW谐振腔的多模特性,实现了天线的多频带特性;通过采用交叉辐射缝隙,实现了天线的双极化特性。通过适当选择交叉缝隙的两个臂的长度,实现了天线在低频工作点的圆极化辐射状态和高频工作点的线极化辐射状态。对实际制备样品的测量结果表明,低频段可调频率范围为8.1%(从8.98 GHz到9.74 GHz)和高频段可调频率范围为5.5%(从9.98 GHz到10.54 GHz)。通过改变磁场大小,不但可以改变天线的工作频率,而且还可以改变它的极化特性。(4)提出并实验证明了一种实现铁氧体加载SIW缝隙天线在宽频率范围内可调谐的方法。通过同时采用改变天线中铁氧体位置(机械调节)和改变偏置磁场(磁场调节),实现在宽频率范围内的可调性。对设计制备在X波段基片集成波导天线的实验研究表明,该天线最大的频率调谐范围达到14.94%(9.23 GHz-10.69 GHz)。同时,天线辐射特性在频率调谐范围内变化不大,表现出良好的辐射性能。以上工作为低剖面可重构天线的研究和设计提供了一条新的实现途径和天线原型,这种类型的可调天线将在诸如无线通讯等工程领域有着潜在应用价值。
刘鑫明[6]2012年在《煤岩介质中中高频电磁波传播规律研究》文中指出煤矿地质预测预报工作是保证矿井安全高效生产的基本环节。矿井生产受地质构造及煤层结构等因素的制约，轻则影响采掘效率、降低效益，重则威胁煤矿的安全生产甚至人员的生命。以中高频电磁波传播规律为基础的矿井无线电波透视技术作为一种矿井物探方法，通常用于探测陷落柱、火成岩侵入区、断层等地质构造，多年来在各大矿区的实际应用中取得了较好的效果。但该方法也存在着诸如理论研究滞后、探测精度低等现实问题。因此研究中高频的电磁波在煤岩介质中的传播规律，对于提高无线电波透视的精度，满足实际生产的需求具有重要的理论价值和应用价值。本文主要研究内容如下：1）以麦克斯韦方程为基础，从“源”出发，将无线电波透视系统中的环形天线等效为磁偶极子，建立球坐标系，利用格林定律并引入位函数A计算求得了环形天线辐射场的表达式，采用微分电流方法验证等效磁偶极子法计算的辐射场，并将天线辐射的球面波等效为平面波，进而建立了煤岩介质中的中高频电磁波传播规律的研究基础。2）以等效后的平面电磁波为切入点，建立平面直角坐标系，针对定点工作方式下的无线电波透视技术远端接收点相对发射点存在相对入射角度的问题，考虑电磁波脱离天线自巷道空间（空气介质）入射到煤岩介质（有耗媒质）这一过程，推导出与入射角度有关的振幅衰减常数p。验证了在入射角等于零度时，即沿z方向传播的经典振幅衰减常数与p的等价性。研究了振幅衰减常数p随入射角度、电导率、相对介电常数和电磁波工作频率之间的关系并指出线天线辐射场的初始场强振幅与入射角的正弦之间具有正比关系。3）根据全反射定律推导了理想状态下的煤岩介质产生波导的条件即煤岩折射率要小于上下围岩的折射率。利用纵向场法给出了矩形（煤与上下围岩层状沉积）波导内电磁波各分量的表达式，分析了在波导中传输的电磁波的截止波长和截止频率。指出在兆赫兹频段，长壁开采工作面中应存在H10和H20两种波导模式。得出了导体衰减常数c与频率的关系，即当工作频率接近截止频率时，导体衰减常数c剧增，随频率继续增高，导体衰减常数c逐渐减小，后又继续增大，在某一频率下有最小值。此外，当工作频率不变时，导体衰减常数c随波导尺寸的减小而增大；而介质衰减常数d主要取决于波导内所充填的介质（煤层）的特性，并与波长有关，工作波长趋于截止波长时，振幅损耗大。4）利用天线的辐射场标定并归一化初始场强，采用振幅衰减常数p、经典振幅衰减常数以及界面效应分别计算不同电阻率的陷落柱、规模不一的火成岩以及倾角较大且存在组合关系的多重断层模型的电磁波衰减值。基于直射线理论进行场强衰减法成像，使用代数重建算法（ART）对不同振幅衰减常数计算得到的衰减值分别进行相对和绝对层析成像及图像重建工作。分析不同振幅衰减常数、不同成像方式以及构造的物性变化对电磁波吸收的影响，结果表明：（1）对于绝对层析成像方式而言，采用振幅衰减常数p时，构造的横向位置定位较为准确、衰减值更为明显；对于相对层析成像方式，采用振幅衰减常数p时冗余构造少，因此修正后的振幅衰减常数p更适合于相对层析成像方式。（2）绝对层析成像方式在纵向上将构造“扩大”的趋势明显；相对层析成像方式有将构造“缩小”的趋势，易造成真实构造的局部缺失。（3）低阻介质计算得到的衰减值要大于高阻介质，对异常构造的定位也要优于高阻介质，更利于构造的地质解释，探测高阻构造时，使用衰减常数p和绝对衰减层析成像方式效果要更好。（4）对于较大型的构造，以本文为例，当模型规模为30m40m时，无线电波透视结果有较好的反应，随着模型减小为15m20m时，仅对构造的横向位置定位精度尚可满足需求。（5）对于断层构造而言，当仅存在单一断层构造时，尽管断层面近垂直巷道，但断层的实际位置和走向基本可以准确判定；而存在组合关系的多重断层构造时，采用任何一种振幅衰减常数的无线电波透视方法效果均不明显。综合分析比较两种振幅衰减常数和成像方式的效果图可知，振幅衰减常数p和绝对衰减层析成像方式效果要优于振幅衰减常数和相对衰减层析成像方式。最后通过无线电磁波透视技术探测工作面内隐伏构造的叁个实例，从实用性方面进一步说明了采用振幅衰减常数p的无线电磁波层析成像技术可以在一定程度上提高预测预报采煤工作面内隐伏构造的准确性。
金昌顺[7]2009年在《单模微波烧结腔内电磁场分布规律及其影响因素的HFSS仿真研究》文中研究说明近年来,微波加热技术的应用越来越受到人们的重视,特别是在微波烧结陶瓷领域。单模烧结腔由于结构简单、便于控制和调节等优点得到了广泛的应用,其中以TE_(103)模式的烧结腔最为典型,它具有较稳定的场分布和较高的场强密度。在微波烧结陶瓷过程中,确定腔体的谐振特性从而找到最佳的腔体长度十分重要,这为确定腔内电磁场的分布规律提供了必要条件。了解不同几何尺寸和微波参数的材料对场分布的影响会使微波烧结工艺更具有针对性。以往的解析方法只能处理简单的烧结腔模型,对于复杂腔体或者加载试样的腔体模型,解析方法已不再适用,而只能借助于电磁仿真软件所采用的数值计算方法。HFSS是Ansoft公司推出的基于电磁场有限元方法(FEM)的分析微波工程问题的叁维电磁仿真软件。本论文首先借助HFSS构建了BJ-22型和改进型两种TE_(103)单模烧结腔模型,数值模拟了腔体的谐振特性和电磁场的分布云图,确定出两种腔体中电磁场均匀区域的空间范围,改进型烧结腔继承了BJ-22型的优点,扩大了波导宽边方向的均匀场空间范围,可烧结较大尺寸的块状试样;研究了烧结腔建模仿真中的影响因素,证实了频率偏移会导致电场的均匀区域减小,二维面和对称面的使用可以在保证求解精度的基础上减少解算时间和计算机硬件资源,为多模烧结腔模型的仿真提供了简化模型的依据;数值模拟了加载圆柱状试样的烧结腔内的电场分布,仿真结果显示腔内电场的叁个均匀区域都有所减小,两边的均匀区域缩小程度较小,中间的均匀区域由于试样吸收微波能量收缩较大,场强密度和稳定性都大大降低;结合参数扫描,分析和讨论了试样不同的几何尺寸和微波参数对试样和烧结腔内电场分布的影响:当表面半径R较小时,试样内部的电场分布从里到外逐渐增强,R的增大使试样中心和左右两端出现较高电场,腔内中间的均匀区域受到破坏,两边的受到“挤压”。轴向高度H和相对介电常数ε_r的不同都会使试样内部出现完全相反的电场分布,当H和ε_r处于发生变化的分界点时,试样内部的场强趋于一致。H的增大使径向表面退极化场的减少幅度大于轴向表面的增加幅度,也使腔内中间的均匀区域的场稳定性逐渐升高。ε_r的增大使试样的退极化场增加,也使腔内中间的均匀区域的场稳定性逐渐降低。介质损耗角正切值tgδ不同时,试样内部的电场分布从里到外逐渐增强,但腔内电场分布始终保持不变,tgδ的增大使试样的退极化场缓慢增加。
龚克[8]2005年在《矩形波导微波化学反应系统的研究》文中指出随着微波化学的发展,出现了各种微波化学反应系统。本文对基于矩形波导的微波化学反应系统进行了研究,这对认识矩形波导微波化学反应系统的性能、提高系统工作的可靠性、稳定性和效率都有重要意义;同时,对等离子体的基本参量进行了研究和测量,给出了一定条件下的等离子体的电子温度和等离子体密度,这是认识等离子体基本特性的重要方面;最后针对真空系统压强的测量,分析了气体流动的一般规律,介绍了基本的测压工具,并用线性分布理论来确定系统的压强。第一章简要介绍了微波化学的发展现状及其优点,给出了微波化学反应系统的基本框图,确立了论文的基本架构。第二章首先介绍了矩形波导微波化学反应系统的组成单元,然后针对系统中的具体元器件进行了以下几个方面的论述:环行器的作用、结构和工作原理及其主要技术指标;大功率微波衰减器的参量定义以及系统中使用的衰减器的技术指标;匹配负载的构成和作用;定向耦合器的构成、工作原理和主要技术指标。以上几个部分的介绍,进一步明确了矩形波导微波化学反应系统的工作原理和衡量指标,有利于提高系统工作的稳定性和可靠性。第叁章首先给出了矩形波导微波化学反应器的组成及其示意图。然后针对该反应器的组成部分,具体分析了矩形波导的主模场结构分布,论述了基于矩形波导设计微波化学反应器的可行性;对矩形波导谐振腔的场分布进行了分析;介绍了利用软件设计和优化矩形波导微波化学反应器的方法。这对于认识该反应器的工作原理、提高反应器的工作稳定性和提高系统效率都有重要意义。第四章首先介绍了等离子体的基本概念和微波等离子体的特点,然后重点讨论了微波等离子体的基本参量及其测量。在等离子体的电子温度和等离子体密度的测量方面,介绍了郎缪尔探针法的基本原理,并通过此方法测量了一定条件下的甲烷微波等离子体的电子温度和等离子体密度。在等离子体的相对介电常数测量方面,首先根据郎缪尔探针法测量得到的等离子体密度并结合理论公式进行了推导计算;论文提出了一种新的测量等离子体相对介电常数的方法,即采用实验测量结合计算机模拟的方法确定等离子体的等效相对介电常数,介绍了此方法的具体操作步骤,明确了模拟计算的参数设置,最后给出了测量结果;并对两种方法进行了比较和分析。本章的阐述对于进一步认识等离子体的特性具有重要意义。第五章围绕系统中的真空系统压强的测量展开。介绍了真空度的表述和标定;分析了气体流动的一般规律;给出了系统压强测量的常用设备;最后用线性分布理论来确定系统的压强。最后是结束语、参考文献和致谢词。
李尊良[9]2013年在《全极化毫米波辐射计关键技术研究》文中研究指明全极化毫米波辐射计是一种新的毫米波探测技术,它能够测量目标毫米波辐射信号中的全部极化信息,相对于传统的单通道辐射计能够获得物体更多的物理信息,具有良好的应用前景。本文主要对全极化毫米波辐射计的系统结构与工作原理进行了详细论述,对系统中的两个关键器件——正交模耦合器(OMT)和复相关器进行了研究。首先详细阐述了全极化毫米波辐射计的系统结构与工作原理。实现全极化的第一步是双极化(水平／垂直极化),这种辐射计被称为双极化辐射计。对其增大探测的距离和对虚假目标的识别进行了研究。然后通过对这两路极化信号进行复相关运算,就可以得到全部4个Stokes极化参量的另外两种极化参量。其次,对OMT进行了研究。设计了两种结构不同的OMT——圆公共波导膜片分支OMT和短路圆公共波导OMT。前者性能较高,而后者可以实现小型化。详细介绍了两种OMT的结构与原理,并用HFSS仿真软件对其进行了仿真,然后对短路圆公共波导OMT其进行了实物制作及测试。最后,对复相关器进行了研究。乘法器单元是模拟复相关器的核心器件,乘法器单元由模拟乘法器、低频放大器和低通滤波器叁部分组成。乘法器电路的设计采用新型的乘法器芯片ADL5391。对设计的低频放大器和有源低通滤波器在软件Multisim11中进行了仿真分析。对乘法器单元进行了实物制作及测试。
刘国[10]2015年在《G波段带状束返波管及Ku波段带状束行波管高频结构研究》文中指出在微波、毫米波和太赫兹波辐射源的研究中,带状电子注相比于传统的柱状电子注,由于具备了较大的互作用面积、较低的工作电流密度、较好的热耗散能力和易于永磁包装等优点使得该类器件成为了高频率大功率辐射源的首选目标。带状注器件的永磁包装特性使得电子系统更易小型化和集成化,更适合于弹载、机载、舰载和星载等平台;而工作在太赫兹波段的高功率源在高精度雷达、高速数据通信、医学成像、频谱学和射电天文学等诸多领域也有着巨大的应用价值。目前带状电子注器件的发展方向主要包括两类:一类是以产生高频率为目标的太赫兹真空电子辐射源;另一类则是具备结构小、重量轻的高功率小型化器件。这些器件的快速发展使得毫米波在未来的国防领域和国民经济发展中具有重大的战略意义和价值。本学位论文主要涉及到了两款带状注器件的设计分析和工程化实现,一个是工作于G波段(140-220GHz)的带状注返波管,区别于常规的热阴极电子枪,该返波管采用了高亮度和大电流密度的赝火花放电等离子体阴极进行电流驱动,同时不需要外加聚焦磁场进行约束,最终的热测实验成功检测到了太赫兹输出信号波形。另一个则是为工作于Ku波段(12-18GHz)的带状注行波管设计了高频慢波结构以及相应的宽带输入输出耦合组件,针对慢波结构的特点实现了双模工作来扩展工作频带的有效验证,基于遗传算法对行波管的效率提升进行了深入的研究和探讨。此外对连续波工作状态下的行波管高频结构提出了具有较好性能的冷却方案。本论文所开展的主要工作及创新点分别如下:(1)利用考虑了电路损耗、空间电荷效应以及注-波同步因子的Pierce小信号理论分析了带状束返波管和行波管的起振特性和增长率,给出了随着多种物理参量的变化趋势,与模拟结果取得了很好的一致性。(2)利用赝火花放电中空阴极产生了具有高亮度、大电流密度的强流电子束,该电子束在不需要外加聚焦磁场的情况下可以进行长距离传输。返波管热测中捕获了较好的带状束截面图像,成功在G波段检测到了太赫兹输出信号。(3)采用曲线Bragg谐振腔和多级弱匹配技术对带状束行波管的输入输出结构进行了改进设计,对提升耦合器的工作带宽以及降低由反射所引起的行波管振荡起到了很好的抑制作用。(4)提出并设计了一种针对交错栅结构的侧面分段加载衰减陶瓷方案,能够在不引起结构尺寸和附加反射二次增加的基础上,对寄生振荡进行有效抑制,同时该结构不受聚焦磁体空间的限制,易于在慢波结构宽边进行扩展和进行高强度冷却。(5)区别于交错栅的单模工作,设计并验证了采用具有-1次和-2次空间谐波特性的两个低阶模式TE10和TM11工作的宽带行波管,该双模工作行波管能够有效地将工作带宽扩展近1倍。(6)采用了曲线栅齿和相位重匹配技术,并将遗传算法应用在了注-波互作用效率的提升上,使得行波管的工作效率和增益特性获得了明显的提升和改善。(7)将微通道换热概念引入到连续波行波管冷却结构设计上,针对连续波工作需求,设计了具有高热容量和热处理能力的冷却方案,通过对微波吸收和电子截获所造成的热损耗进行热性能和应力分析证实该冷却方案具有极好的性能。
参考文献：
[1]. 两类矩形波导中消失电磁波的模拟与研究[D]. 李建北. 电子科技大学. 2003
[2]. V波段新型慢波结构行波管的研究[D]. 刘洋. 电子科技大学. 2012
[3]. 碰撞等离子体中电磁波传播及微波探针研究[D]. 王慧慧. 中国科学技术大学. 2009
[4]. 光子隧穿与电磁波在自由空间中异常传播的理论研究[D]. 王智勇. 电子科技大学. 2003
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