作者单位
摘要
西安交通大学 电子与信息学部,西安 710049
在高功率微波传输系统中,为了提高功率容量和效率,往往采用过模波导,因此圆波导中往往出现TM01和TE11混合模式的情况。采用角向均匀分布的8孔圆波导耦合器,对提取TE11模式的混合比和极化角度的方法进行了分析和研究。分析了圆波导中TM01和TE11模式在耦合孔处的电场分布,并采用CST对各耦合孔的输出功率进行了模拟计算,得出相互正对的耦合孔的平均功率与8个孔的平均功率之比与模式之间的相位差无关的结论。同时,发现该比值与TE11模式的混合比成线性关系,线性关系中的比例系数是极化角度线性函数。通过线性拟合获得了计算TE11模式混合比和极化方向的表达式。与仿真设定的参数相比,用该表达式计算的结果表明,在TE11模式混合比小于30%时,用其计算TE11模式的混合比和极化角度是可行的,误差不超过10%。在此基础上,给出了实际情况下TE11模式信息的具体判断方法。
圆波导耦合器 高功率微波 模式混合比 极化角度 circular waveguide coupler high power microwave mode mixing ratio polarization angle 
强激光与粒子束
2022, 34(9): 093001
作者单位
摘要
北京真空电子技术研究所,北京 100015
介绍了一种X波段高峰值功率速调管的研制方案,目前该管在X波段已经实现脉冲输出功率50 MW,效率57%,脉宽达到3.6 μs。通过COM法、圆波导行波窗、防晕环和陶瓷覆膜等关键技术的应用,解决了高效率、高峰值功率容量和高可靠性等难题。尤其是采用COM法优化电子注群聚,与采用二次谐波群聚法相比,在同样的高频管体长度下,可将互作用效率进一步提高10%左右。产品研制成功,将国内X波段速调管的功率水平由3 MW提升至50 MW,产品性能已达到国际先进水平。
高峰值功率速调管 高效率 圆波导行波窗 高峰值功率容量 COM法 high peak power klystron COM method high efficiency circular waveguide travelling-wave window high peak power capacity 
强激光与粒子束
2020, 32(10): 103012
作者单位
摘要
西北核技术研究所, 陕西 西安 710024
在Ku波段低磁场相对论返波管中, 由于阴极发射的角向不均匀性, 产生的微波除了TM01模, 还有主模TE11等其他微波模式。由于目前设计的圆波导耦合器只能测量TM01模式功率, 其他微波模式存在会导致在线微波波形异常, 给在线测量带来困难。本文设计了一种模式抑制器, 其结构由5个腔组成。通过数值模拟和实测结果得出: TM01模在频率14.8~15 GHz衰减小于0.1 dB, 而对其他模式, 如主模TE11模式微波能够全反射。模式抑制器置于相对论返波振荡器(RBWO)与圆波导耦合器之间, 实验观察在线输出微波与辐射场波形一致, 微波功率符合较好。
高功率微波 模式抑制器 在线测量 圆波导耦合器 High-Power Microwave(HPM) mode suppressor microwave measurement coupler 
太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(1): 112
作者单位
摘要
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
作者单位
摘要
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
作者单位
摘要
电子科技大学 物理电子学院, 四川 成都 610054
提出了一种基于光滑圆波导结构的高阶TEmn模圆极化器.运用耦合波理论和数值计算方法对93GHz TE5,1模圆极化器进行了研究和设计.设计的圆极化器由过渡段和移相段组成, 结构简单, 易于实现.在88~98GHz的频带内, 最大轴比低于1.18.空间辐射测试结果证明了这种高阶圆极化器的性能.为高性能的低阶波导模式圆极化器的设计提供重要参考.
高功率微波 TEmn模 圆波导 圆极化器 high-power microwave TEmn mode cylindrical waveguide polarizer 
红外与毫米波学报
2014, 33(6): 660
作者单位
摘要
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  灵敏度 detection high power microwave circular waveguide silicon sensitivity 
强激光与粒子束
2014, 26(10): 103001
作者单位
摘要
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
作者单位
摘要
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
作者单位
摘要
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

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