摘要：针对窄带高功率微波(HPM)强电磁环境对控制系统的性能影响,采用理论分析和实验测试等方法对电磁干扰(EMI)的干扰源和耦合途径进行研究,提出控制系统电磁兼容性的设计方法,从电磁屏蔽、滤波和接地等方面进行分析并采取措施。实验结果验证了控制系统在屏蔽、滤波和接地等方面采取的措施,对抑制窄带HPM源强电磁环境下的电磁干扰有效可行,控制系统的设计满足HPM源的工作要求。同时窄带HPM控制系统的电磁兼容性(EMC)分析和设计也为强电磁环境下仪器设备防护加固提供技术支撑。

摘要：基于CompactRIO嵌入式技术,采用LabVIEW图形化编程开发平台设计了一种应用于高功率微波(HPM)源的控制系统,详细阐述了系统的结构设计和实现方法。控制系统利用不同模块完成过程控制、数据处理、数据采集等多种任务;采用串行通信和光纤传输等技术,实现监控和数据通信,提高系统的运行性能和可扩展性。实验过程中,基于CompactRIO的控制系统工作稳定,测控效果良好,为进一步开展HPM源技术验证试验奠定一定的技术基础。

摘要：为实现基于相对论返波管振荡器的高功率微波相干合成,开展了针对锁相的低磁场返波管优化设计。通过优化中间调制腔的位置,降低工作模式的Q值,达到降低种子微波功率的目的。以外注入微波锁相方式为例,优化后的器件锁定增益大于20 dB,20 MW的注入微波功率即可实现对GW级的微波输出的相位控制。研究结果对调制电子束锁相也具有参考价值。

摘要：在强流相对论电子束驱动的相对论速调管放大器中,由于强流和高场强的影响,尤其是中间腔具有高Q值,微波腔与电子束之间的非线性作用很明显,严重影响器件性能.根据麦克斯韦方程组以及电子在微波场作用下运动方程给出了中间腔的束-波互作用自洽方程.从这些方程出发,研究了调制深度和调制频率对间隙电压幅度和相位的影响.对比常规速调管的等效电路模型,自洽公式给出的间隙电压幅值同粒子模拟结果更接近,尤其是较高调制深度的情况.同时器件带宽随调制深度的增加而变宽,这也同粒子模拟结果一致.由此设计了一个S波段高增益相对论放大器,在LTD(长脉冲螺旋线)加速器上开展了相应的实验工作,实验上获得了1.1GW的输出功率,器件增益49dB.

摘要：在HPM源控制系统的设计中,时序触发信号及数字开关量等经过光电转换处理,通过光纤连接,提高控制系统的电磁兼容能力;HPM源辅助运行装置与控制系统的数据通信采用RS485等标准串行总线通信方式以及光纤传输介质,约定通信协议,统一数据接口标准;同时与上级指控系统的连接网络采用光纤以太网,完成本地控制系统内外数据指令的交换。采用光纤数据接口的数字化信息传输网络,有效隔离后端操作室与前端恶劣的运行环境,保证工作人员和仪器的安全;采用光纤代替电缆传输,避免传输过程中电磁环境的干扰,有效提高传输距离。采取以上的技术措施,为确保控制系统可靠运行、HPM源系统稳定工作奠定了基础。

摘要：基于高功率脉冲功率系统小型化和模块化发展要求,研制了一种集储能和脉冲形成功能为一体的脉冲形成模块。通过发展非均匀脉冲形成技术,成功将传统脉冲形成网络的级数降至两级,并保持其输出波形为近方波,大幅降低了近方波脉冲形成模块的体积重量。模块内部电容采用串联分压结构以提高其耐电压值,采用折叠式薄膜电容以提高其储能密度,结合薄膜/变压器油混合绝缘方式,实现了紧凑化、耐高压设计。利用PSpice电路仿真,结合最坏情况模拟等方法,分析了模块内部电参数对其输出特性的影响,并进行了实验验证。模块耐电压值可达120kV,单次储能密度高达41kJ·m^(-3),可输出脉宽约180ns的近方波高压脉冲。该模块将传统需要五级以上的脉冲形成网络的实际应用发展到两级,有利于实现多级高压方波Marx系统的紧凑化、模块化设计。

摘要：首先通过理论分析确定影响多注电子束引入效率的主要因素,确定初步的结构参数;其次利用三维粒子模拟软件建立Ka波段相对论多注二极管模型进行仿真优化,使电子束引入效率达到89%;并开展了电子束的产生与传输实验研究,验证了粒子模拟仿真结果。在电子束电压502 kV、束流4.34 kA、轴向磁感应强度0.76 T的条件下,电子束引入效率达到了72%,由电子束轰击尼龙靶材获得的电子束束斑图表明,电子束在产生与传输过程中形状未发生畸变,产生的电子束直径约为2 mm。模拟和实验研究验证了设计的强流多注二极管可以产生高品质的电子束和实现高效率的电子束引入。

摘要：介绍了一种低成本高效率的W波段4×4基片集成波导(SIW)缝隙阵天线。天线阵为双层结构,上层为辐射层,采用宽边纵向偏移缝隙驻波阵,可以实现高的辐射功率,下层为馈电层,采用SIW串联缝隙馈电方式,减小了传统功分网络带来的传输损耗和实现难度。对天线阵进行了优化设计,采用标准低成本PCB工艺制作了天线阵实物样品并进行测试。测试结果与仿真结果吻合较好,天线阵在94GHz时,最大增益为16.8dB,反射系数-30.1dB,-10dB带宽为92.6～96GHz,副瓣电平19.5dB,天线阵口径效率为83%。

摘要：本文概述了常用的高频信号相位测量的方法,分析了鉴相器和数字示波器直接测量两种方法的不确定度来源,并设计实验系统对示波器直接测量的结果进行了不确定度分析,最后利用数字示波器对S波段相对论速调管放大器的相位进行了实验验证的测量,证实了该方法的可行性。

摘要：基于现有永磁磁体的参数,并结合高功率微波器件的优点,设计了一个X波段低磁场相对论返波管振荡器,当引导磁场强度为0.48T、二极管束压和束流分别为530 k V和7.0 k A时,通过粒子模拟软件得到频率9.42GHz、功率1.11GW的模拟微波输出,器件束波转换效率30%。在强流电子束加速器平台上进行实验研究,当二极管电压500k V、电流6.2k A、引导磁场强度0.46T时,得到频率为9.40GHz、功率为900MW、脉宽为32ns的微波输出。该实验结果为低磁场器件实现高功率、高效率微波输出及永磁包装打下了良好的基础。