高功率微波脉冲合成技术研究

发布时间：2021-04-16 23:09

　　高功率微波（HPM）中伴随的强电场会导致传输线结构中的物质被电离形成等离子体,等离子体频率会随着等离子体密度增加而升高,当该等离子体频率高于被传输的微波频率时,微波传输会由于等离子体的吸收和反射而截止,该现象被称为微波击穿。因而,依靠单个HPM系统很难获得大于GW量级的脉冲微波输出。利用多波导通道将多个HPM脉冲输出合成,以形成更高功率的HPM是解决此问题的有效方案,近年来受到极大关注。常规微波系统中广泛应用的波导滤波器、双工器和合成器等多路耦合输出器件一般都工作在基模,功率容量较低。简单的增大波导尺寸提高功率容量,会导致高次模式的激发和耦合,严重降低系统效率,并且多模叠加引起的强场击穿会严重限制波导器件的功率容量。目前,HPM合成器的功率容量较低,并且GW级组合脉冲的功率容量问题没有相关研究。因此,研究GW级HPM的合成方法,实现更高的输出功率,具有重要理论意义和应用价值。本文首先基于过模波导滤波与模式控制理论,利用过模圆波导具有功率容量较高的特点,设计了一种新型的过模圆波导合成器;其次,在研究了 ns级脉冲强场下波导的击穿机理的基础上,分析了过模圆波导合成器在时间间隔为ns～μs的... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：147 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１?ＨＰＭ的应用领域??在定向能应用方面，ＨＰＭ通过高增益天线照射目标，击穿关键电子器件，??

１．１．２?ＨＰＭ源及输出系统??典型的ＨＰＭ系统由初级电源、脉冲功率系统、微波源、模式转换链路和天??线组成。图１．２给出了基于Ｔｅｓｌａ变压器和脉冲形成线的ＳＩＮＵＳ－７脉冲功率系统、??相对论返波管（Ｒｅｌａｔｉｖｉｓｔｉｃ?Ｂａｃｋｗａｒｄ?Ｗａｖｅ?Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ，?ＲＢＷＯ）微波源、模式转换与??喇叭天线的ＨＰＭ实验装置。??图１．２基于Ｓ＿Ｓ＞７系统的ＨＰＭ产生辐射装置??ＨＰＭ产生机理为：电源进行初级储能后，给脉冲功率系统充电，经过脉冲??功率系统压缩后，产生几十至几百ｎｓ、可达数ＭＶ、数百ｋＡ的直流电脉冲，驱??动阴极产生电子束，在微波源的波束互作用结构中进行能量转换，把电子束的动??能转换为高功率的微波辐射。有别于传统微波系统，ＨＰＭ源是依赖于脉冲功率??驱动源和强流电子束的相对论电真空器件。??一般的，ＨＰＭ源是基于真空电子学基础上发展起来的，按照波束作用不同??机制可以分为空间电荷波器件、快波器件和慢波器件；按照有无种子信号注入，??可分为放大器和振荡器。其中

１．１．２?ＨＰＭ源及输出系统??典型的ＨＰＭ系统由初级电源、脉冲功率系统、微波源、模式转换链路和天??线组成。图１．２给出了基于Ｔｅｓｌａ变压器和脉冲形成线的ＳＩＮＵＳ－７脉冲功率系统、??相对论返波管（Ｒｅｌａｔｉｖｉｓｔｉｃ?Ｂａｃｋｗａｒｄ?Ｗａｖｅ?Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ，?ＲＢＷＯ）微波源、模式转换与??喇叭天线的ＨＰＭ实验装置。??图１．２基于Ｓ＿Ｓ＞７系统的ＨＰＭ产生辐射装置??ＨＰＭ产生机理为：电源进行初级储能后，给脉冲功率系统充电，经过脉冲??功率系统压缩后，产生几十至几百ｎｓ、可达数ＭＶ、数百ｋＡ的直流电脉冲，驱??动阴极产生电子束，在微波源的波束互作用结构中进行能量转换，把电子束的动??能转换为高功率的微波辐射。有别于传统微波系统，ＨＰＭ源是依赖于脉冲功率??驱动源和强流电子束的相对论电真空器件。??一般的，ＨＰＭ源是基于真空电子学基础上发展起来的，按照波束作用不同??机制可以分为空间电荷波器件、快波器件和慢波器件；按照有无种子信号注入，??可分为放大器和振荡器。其中


本文编号：3142338