检索结果-内蒙古大学图书馆

强激光与粒子束 2003年第1期15卷 80-84页

作者：张晓萍钟辉煌张建德舒挺刘永贵李传胪国防科学技术大学理学院定向能技术研究所湖南长沙410073

　为了进一步提高MILO产生微波的功率和效率,提出了其负载电流能量全部利用来产生微波的新思想。设计并运用二维全电磁PIC方法模拟了基于此思想的新型MILO,它是传统MILO与VCO的有机结合(简称MVO)。模拟结果表明MVO中MILO部分与作为MILO... 详细信息

　为了进一步提高MILO产生微波的功率和效率,提出了其负载电流能量全部利用来产生微波的新思想。设计并运用二维全电磁PIC方法模拟了基于此思想的新型MILO,它是传统MILO与VCO的有机结合(简称MVO)。模拟结果表明MVO中MILO部分与作为MILO负载的VCO部分各自工作正常,VCO部分产生微波的主频受MILO部分产生微波的牵引。在输入25GW电功率(工作电压约500kV)下,与相应传统MILO相比,MVO的微波平均输出功率提高了500MW,效率从6%提高到了8%。

关键词：负载电流 MILO 高功率微波源磁绝缘线振荡器虚阴极振荡器 PIC方法

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大面积均匀发射、低出气率、长寿命碳纤维阵列阴极及其应用研究

大面积均匀发射、低出气率、长寿命碳纤维阵列阴极及其应用研究

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作者：李安昆国防科技大学

学位级别：博士

磁绝缘线振荡器（magnetically insulated transmission line oscillator,MILO）具有容易实现轻量化和小型化的特点,因此具有重要应用价值。潜在的应用需求要求MILO具有长寿命、高重复频率、保真空状态下多脉冲运行等能力。然而,MILO中... 详细信息

磁绝缘线振荡器（magnetically insulated transmission line oscillator,MILO）具有容易实现轻量化和小型化的特点,因此具有重要应用价值。潜在的应用需求要求MILO具有长寿命、高重复频率、保真空状态下多脉冲运行等能力。然而,MILO中常用的传统天鹅绒阴极虽然具有发射均匀性好、微波指标好的优点,但天鹅绒阴极出气率高、寿命短的缺点限制了MILO长寿命、高重复频率、保真空状态下多脉冲运行的能力。因此本论文目标是研制一个微波指标与天鹅绒阴极相当且具有长寿命、低出气率的阴极。本论文基于阵列结构,采用纤维阵列织构法制备了碳纤维阵列阴极,创新性地采用牵引编织碳纤维束后依靠弹性张力将碳纤维固定,所制备阴极具有纤维牢固、分布均匀、直立性好、维护方便等优点,应用于MILO时具有产生微波指标优、寿命长、出气率低等优点。本论文制备的碳纤维阵列阴极出气率最低已降至约2个气体分子/电子,优于国内报导的其它同类阴极的水平。本文对影响阴极出气率的因素和降低出气率的方法进行了研究。在电压250～500 k V、电流密度200～1500 A/cm2、基底真空气压10-5～10-2 Pa的条件范围内,于硬管二极管中对出气率进行了实验研究。结果表明,基底真空度是影响出气率的主要因素,真空度越高、基底气压越低,出气率越低;同样条件下,碳纤维材料出气率比天鹅绒材料出气率至少小3倍,经过充分处理后的碳纤维阴极的放气率比传统天鹅绒阴极的放气率至少低一个数量级;在同样表面粗糙度下,铜、不锈钢、铝阳极的出气率依次增大;在同样的电压下,电流密度越高,出气率越大。最后通过降低基底气压等手段,使碳纤维阵列阴极的出气率降低至约2个气体分子/电子。本文将碳纤维材料应用于高电压（导通电压>500 k V）、大电流（>10 k A）的脉冲功率自击穿气体开关中进行了寿命测试,为相关应用选择碳纤维材料提供了重要参考。本文通过两部分实验研究了影响碳纤维材料寿命的因素,第一部分实验中碳纤维阴极处于真空环境中使用,电流密度在70～1500 A/cm2范围、脉冲宽度<100 ns;第二部分实验中碳纤维电极处于SF6气体填充的脉冲功率自击穿开关中使用,电流密度范围为2.5～8.5 k A/cm2。结果表明,碳纤维材料用于开关电极具有一定的耐压和通流能力,但其稳定性需进一步改进和提高;在电流密度小于100 A/cm2、脉冲宽度～30 ns时,其使用超过1.2×10～4个脉冲未达寿命极限;在电流密度介于100～200 A/cm2、脉冲宽度～85 ns时,碳纤维材料寿命可达到10～3个脉冲以上;电流密度增大到k A/cm2量级时,寿命极限迅速下降。本论文制备的碳纤维阵列阴极应用于MILO的综合性能优于传统天鹅绒阴极,其应用于一个高效率、重复频率运行的MILO（high-efficiency repetitively pulsed MILO,HERP-MILO）中的微波指标已经达到传统天鹅绒阴极的水平,说明其具有与天鹅绒阴极相同的、较好的发射均匀性;但其寿命和出气率远远优于天鹅绒阴极,因此可完全替代天鹅绒阴极。在某工程项目中,将其应用于HERP-MILO中的寿命（输出微波功率3 GW以上）已经超过了10～3个脉冲,在相同应用条件下,高于国内外公开报导的各类阴极应用于MILO的水平,解决了传统天鹅绒阴极使用寿命不足300个脉冲的难题。在将其应用于硬管MILO时,采用碳纤维阵列阴极使硬管MILO在保真空状态下（输出微波功率～1.8 GW）可正常工作的脉冲数由传统天鹅绒阴极的约7个脉冲提高至127个脉冲,解决了硬管MILO在保真空状态下可正常工作脉冲数很少的难题。总之,本论文研制的碳纤维阵列阴极具有纤维牢固、纤维分布均匀、微波指标优、寿命长、出气率低和维护方便等优点,在MILO应用中已替换天鹅绒阴极,对于推进大面积均匀发射阴极技术研究和提高MILO的工程化水平都具有重要意义。

关键词：高功率微波磁绝缘线振荡器碳纤维阵列阴极天鹅绒阴极低出气率长寿命

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无引导磁场高功率微波源的探索

无引导磁场高功率微波源的探索

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作者：杨郁林中国工程物理研究院北京研究生部

学位级别：博士

本文主要从高功率微波源小型化的角度，重点研究了无引导磁场的高功率微波器件。首先对几种高功率窄带微波源进行了评估，然后着重研究无引导磁场最具备代表性的两种器件，磁绝缘线振荡器(MILO)和Super-Reltron，并提出了改进的措施。... 详细信息

本文主要从高功率微波源小型化的角度，重点研究了无引导磁场的高功率微波器件。首先对几种高功率窄带微波源进行了评估，然后着重研究无引导磁场最具备代表性的两种器件，磁绝缘线振荡器(MILO)和Super-Reltron，并提出了改进的措施。同时我们提出了一种新的无引导磁场的高功率微波器件：轴向加速管。我们对MILO器件中波束相互作用的物理机理做了详细的理论分析，研究了MILO空间电荷的调制及其辐射机理。同时对MILO现有的实验结果进行了数值模拟，研究了其主要参数对MILO的影响。根据数值模拟结果，我们探讨了提高MILO频率的途径，用增加在阴极端头发射电流的办法，降低了径向电流提供绝缘磁场的要求，用整体下移的办法我们在C波段得到了1.2GW的微波输出功率理论结果。用整体上移的办法增加高次谐波，通过对输出频率的选择，在X波段获得了250MW的功率输出。我们还对C波段MILO进行了实验设计，理论结果为：在外加电压400KV，电流60KA，微波输出功率1GW，目前实验已经达到了500MW以上的微波输出。我们对Super-Reltron的主要改进是：用同轴结构代替非同轴结构，并进行了物理分析和数值模拟。在调制腔电压125kV、加速间隙电压600kV和电流15kA时，在C波段获得了峰值功率约2.5GW和约25％效率的数值模拟结果。使得其工作频率以及输出功率都较以前大大提高。同时研究了空间结构变化对频率的影响，计算表明频率主要与箔的高度有关，并与箔的高度成反比。还研究了电流对输出功率的影响，在电流达到空间电荷极限以前，微波输出功率和电流的平方成正比。最后，我们提出了一种新的高功率微波器件——轴向加速管，与径向加速管比较，有两个不同：在二极管/共振腔后加一个加速段，并将径向加速改为轴向加速。研究了这种器件中电子束的辐射和群聚，发现在二极管与共振腔结合的系统里，电子束可实现理想群聚，并通过电子束的再加速增加转换效率。改变提取腔，可以选择不同的频率输出。用增加中间腔的办法，大大提高了前两阶谐波电流分量，数值计算结果表明，其中一阶谐波电流调制系数达到了140％，二阶谐波电流调制系数达到了68％，通过改变提取腔的设计，可选择不同频率的输出，其一次谐波频率为2.2GHz,输出功率为1.25GW,效率为9.33％，二次谐波频率为4.4GHz时，输出功率为0.48GW，效率为3.6％。

关键词：高功率微波磁绝缘线振荡器 Super-Reltron 轴向加速管

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无线电物理

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中国学术期刊文摘 2008年第7期14卷 38-39页

S波段磁绝缘线振荡器的数值模拟;X波段高峰值功率速调管功率合成器设计;高功率微波缝隙耦合效应的试验研究;微波沥青路面除冰斜角辐射喇叭天线设计;圆波导梳状慢波结构的耦合阻抗

关键词：无线电物理磁绝缘线振荡器高功率微波天线设计功率合成器高峰值功率数值模拟耦合效应

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电子物理学

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中国学术期刊文摘 2008年第11期14卷 44-45页

S波段锥形磁绝缘线振荡器粒子模拟和实验研究;场发射栅孔阵列的制备;相对论电子束在离子通道中的聚焦与输运;热疗测温技术的现状及测温误差估算

关键词：电子物理学磁绝缘线振荡器相对论电子束测温技术粒子模拟离子通道误差估算 S波段

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无线电物理

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中国学术期刊文摘 2008年第1期14卷 69-70页

一种基于双正交模的新型天线阵方向图综合方法;超宽带Cassegrain双反射面天线研究;基于目标三角面元模型生成FDTD共形网格的方法;C波段新型渡越管模拟研究;L波段硬管磁绝缘线振荡器的研制;液体NMR中多平板间多量子相干受限扩散的有限差... 详细信息

一种基于双正交模的新型天线阵方向图综合方法;超宽带Cassegrain双反射面天线研究;基于目标三角面元模型生成FDTD共形网格的方法;C波段新型渡越管模拟研究;L波段硬管磁绝缘线振荡器的研制;液体NMR中多平板间多量子相干受限扩散的有限差分模拟.

关键词：无线电物理有限差分模拟磁绝缘线振荡器双反射面天线方向图综合多量子相干共形网格 FDTD

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复合型高功率微波产生器件的研究

复合型高功率微波产生器件的研究

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作者：王晓玉国防科学技术大学

学位级别：硕士

随着高功率微波(High-Power Microwave, HPM)技术的不断发展，HPM领域中出现了一个新兴的研究发展方向，即复合型高功率微波产生器件。因为它不仅可以输出单频、双频或者双波段HPM微波，还具有进一步提高器件功率效率的潜力，将为HPM技... 详细信息

随着高功率微波(High-Power Microwave, HPM)技术的不断发展，HPM领域中出现了一个新兴的研究发展方向，即复合型高功率微波产生器件。因为它不仅可以输出单频、双频或者双波段HPM微波，还具有进一步提高器件功率效率的潜力，将为HPM技术的进一步应用奠定基础。目前，复合型磁绝缘线振荡器和复合型相对论返波振荡器是国内外研究人员较为关注的两种器件。因此，本文对复合型磁绝缘线振荡器和复合型相对论返波振荡器分别开展了较为全面、深入的研究，包括理论分析、结构设计和粒子模拟研究。\n 本文的研究内容主要包括：\n 1.提出了复合型磁绝缘线振荡器(Magnetically Insulated transmission Line Oscillator, MILO)的物理思想，阐述了技术方案和工作原理。该复合型 MILO由MILO-1和 MILO-2两部分组成， MILO-2是作为 MILO-1的负载，进一步利用MILO-1的负载电流产生高功率微波，从而提高功率效率。\n 2.对MILO进行了初步理论研究。解析推导了热腔同轴慢波结构的色散关系，并在冷腔中数值求解了色散曲线，通过与不同电磁场模拟软件仿真结果的对比，验证了色散关系理论推导结果的正确性，并分析了慢波结构参数改变对冷腔色散曲线的影响；通过等效电路法，求解出传统MILO和介质填充MILO谐振频率的具体表达式，并利用仿真软件进行了验证。\n 3.利用仿真软件对本文提出的复合型磁绝缘线振荡器进行了模拟研究，分析了二极管电压、慢波结构参数、扼流叶片参数、提取区结构参数、聚焦阴极等参数对器件输出性能的影响。\n 4.通过对器件结构参数的优化，得到了一个双频复合型 MILO。仿真中，在输入电压为680 kV，电流为69.4 kA，输入电功率为47.3 GW的条件下，MILO-1输出微波功率为8.5 GW，微波频率为1.717 GHz；MILO-2输出微波功率为3.9 GW,微波频率为4.167 GHz。复合型MILO总的输出功率为12.4 GW，相应的功率效率为26%。MILO-1单独的功率效率为18%。针对此模型，复合型MILO的功率效率比MILO-1的功率效率相对提高了46%。\n 5.通过对复合型MILO的进一步分析与优化，得到了单频输出模型。仿真中，在输入电压为630 kV,电流为85.6 kA，输入电功率为54.167 GW的条件下， MILO-1输出微波功率为8.0 GW,微波频率为1.567 GHz；MILO-2输出微波功率为2.8 GW,微波频率为1.567 GHz。复合型MILO总的输出功率为10.8 GW，相应的功率转换效率为20%。MILO-1单独的功率转换效率为15%。针对此模型，复合型MILO的功率转换效率比MILO-1的功率转换效率相对提高了35%。\n 6.初步研究了一个复合型相对论返波振荡器(Relativistic Backward Wave Oscillator, RBWO)。复合型 RBWO由第一段 RBWO(F-RBWO)和第二段RBWO(S-RBWO)组成，其中S-RBWO对被F-RBWO利用后的电子束能量进行二次利用以产生高功率微波，从而提高功率效率。仿真中，在输入电压为870 kV，电流为13.0 kA，输入电功率为11.2 GW的条件下，F-RBWO输出微波功率为3.2 GW，微波频率为9.225 GHz；S-RBWO输出微波功率为117 MW，微波频率为1.000 GHz。复合型MILO总的输出功率为3.3 GW，相应的功率转换效率为30%。F-RBWO单独的功率转换效率为29%。针对此模型，复合型 RBWO的功率转换效率比传统RBWO的功率转换效率相对提高了5%。此外，还对其他结构特点的复合型RBWO，即改进型复合型RBWO，进行了初步探索。

关键词：高功率微波磁绝缘线振荡器相对论返波振荡器器件结构

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Investigation of an S-Band Tapered Magnetically Insulated Transmission Line Oscillator

引用

Chinese Physics Letters 2009年第5期26卷 154-156页

作者：李志强钟辉煌樊玉伟舒挺钱宝良许流荣赵延宋 College of Optoelectric Science and Technology National University of Defence Technology Changsha 410073

We present an improved structure of the tapered magnetically insulated transmission fine oscillator （MILO）. Simulation results show that this structure can obtain more microwave power with higher efficiency. Studies indicate that the distance between the load support legs and the last vane can affect the operation characteristics of this device. In the experiments, we obtain microwave with peak power of 2 GW, frequency of 2.63 GHz, and mode TMol. The beam to microwave power efficiency is 11%.

关键词：磁绝缘线振荡器锥形 S波段微波功率仿真结果运作特点峰值功率功率效率

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无线电电子学的应用

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中国无线电电子学文摘 2009年第5期 245-256页

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基本电子电路

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中国无线电电子学文摘 2007年第3期23卷 91-98页

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