摘要：本文对一种高效率速调型RBWO进行了理论分析和实验研究.通过理论分析,给出两个预调制腔间距的选择依据;提出一种高功率容量的椭圆形提取腔,可使得提取腔内表面场强降低约25%;分析了磁场分布对效率的影响,结果表明:使用特殊设计的引导磁场,可克服器件转换效率对收集位置的强烈依赖;分析了阴阳极间距对效率的影响,结果表明:随着阴阳极间距增大,器件的最优工作电压降低,并且效率有所提升.在实验中获得X波段微波功率为2.15 GW,脉宽达到25 ns,转换效率为50%(±5%).实验结果与理论和数值模拟结果吻合.

摘要：倒相开关是能量倍增器法(SLED)脉冲压缩系统中的关键器件,它的倒相精度和开关速度对脉冲压缩系统的性能有重要影响。设计了一种工作在S波段的精度可调、响应迅速的微带反射式倒相开关,并对其进行了理论分析,电路结构设计和仿真研究。对倒相开关的反射终端进行了改进设计,利用一个变容二极管来代替传统的并联枝节电路,通过调节变容二极管的偏置电压改变反射终端的反射系数,从而实现对倒相相位的精确调节。仿真结果表明,倒相开关响应时间约4 ns,且通过调节变容二极管偏置电压可以在一定范围内调节倒相精度。

摘要：探索提高金属表面真空击穿阈值的方法,对脉冲功率技术的发展和应用具有重要意义。在金属表面电子发射理论分析的基础上,采用有限元法计算阴极杆表面电场随二极管电压的变化规律,设计了实验系统,并开展了实验研究。实验对比了在脉宽约30 ns、阴极杆与阳极筒间隙12 mm时,钛合金TC4阴极杆在不同种类高分子膜(膜厚30~60μm)下真空击穿阈值的变化情况。在表面粗糙度Rz(轮廓最大高度)为0.8μm的TC4阴极杆表面分别镀环氧树脂膜和丙烯酸膜,实验结果表明,镀丙烯酸膜阴极杆的击穿阈值约505 kV/cm,相对于不镀膜阴极杆,击穿场强提高了约20.6%;在表面粗糙度Rz为0.2μm的TC4阴极杆表面分别镀聚酰亚胺膜和聚醚醚酮膜,实验结果表明,镀聚酰亚胺膜阴极杆的击穿阈值为584 kV/cm,相对于不镀膜阴极杆,击穿场强提高了约28.1%。因此,在金属表面镀丙烯酸膜、聚酰亚胺膜可以有效提高金属表面的真空击穿阈值。

摘要：针对目前高功率微波(HPM)传输与发射系统无法实现自跟踪的问题,引入TE21模耦合器,使HPM系统具备自跟踪能力。由于现有的TE21模耦合器应用到HPM中会面临功率容量的问题,为此设计一种X波段GW级TE21模耦合器,以探索其在HPM系统中的应用。仿真结果表明:设计的TE21模耦合器在9.0~10.0 GHz频率范围内,对TE21模的耦合度大于-0.5 dB,对TE11模的耦合度小于-40 dB,功率容量可达到GW量级。

摘要：为了有效提高器件输出微波相位的稳定性,对S波段强流相对论速调管放大器输出微波相位特性开展了理论研究和优化设计。理论分析结果表明,束流发射和传输均匀性、腔内杂频和强流脉冲电压波动是影响器件输出微波相位稳定性的重要原因,通过优化二极管结构,增加吸波材料以及优化腔体结构和参数等手段可以有效地减小上述因素对输出微波相位稳定性的影响,提高器件工作的稳定性。对优化后的器件开展了实验研究,得到单台单次输出功率GW量级基础上,100 ns内相位标准差约10°,单台重频5 Hz工作输出微波相位标准差约20°,两台同时工作输出微波相位差抖动约20°的结果,满足了实际应用的需求。

摘要：基于功率容量和口径匹配扩展低频工作带宽两方面的考虑,设计了一种具有分布式阻抗末端加载结构的超宽带TEM喇叭天线。首先,对渐变式同轴-平板的巴伦结构进行了优化设计,扩展了馈电结构的工作带宽,提高了馈电效率;其次,对指数型TEM喇叭天线末端进行了分布式阻抗的匹配设计,其端口特性和辐射特性均得到了明显改善,并采用功率方向图和能量方向图对天线的辐射效果进行评估。实验结果表明,相对于指数型TEM喇叭天线,加载分布式阻抗匹配末端结构后,天线低频带宽展宽了330 MHz,天线主轴辐射电场峰峰值提高了10%,馈电效率提高了17%。

摘要：针对Marx发生器小型化的应用需求和快前沿脉冲下Marx发生器内部存在波过程的实际情况,开展了全同轴结构Marx发生器的研制和场路协同仿真。Marx发生器采用基于环形电容器、环形开关、锥形隔离电感、轴心单边充电的全同轴结构方案,避免结构偏心带来的局部场增强效应。在CST软件中建立了Marx发生器实际结构模型,利用时变材料和场路协同仿真功能实现了充放电过程的动态仿真,仿真结果显示出快前沿脉冲下Marx发生器内部存在波过程。据此可以对绝缘设计进行优化,并分析结构参数对输出脉冲的影响。研制的5级Marx发生器体积小于0.015 m 3,可在10μs内充电至88 kV,对40Ω传输线输出峰值电压210 kV的高压脉冲,峰值功率约1.1 GW,脉冲前沿5.3 ns,半高宽11.2 ns。

摘要：利用电晕开关稳定性好、多级开关耐压高和绝缘恢复能力强等特点,设计了一种同轴多级自击穿电晕稳定开关。该开关的相邻两电极间隙距离相等,电极形状均为刀板结构,可以确保获得较高的电场增强效果;采用SF6作为开关气体,可以形成稳定的电晕效果;采用铜钨合金作为电极材料,可以提高开关寿命。利用CST(computer simulation technology)静电场仿真软件优化得到的开关总级数为7级,两电极的间隙距离为0.7 mm,场增强因子约为4.5。基于Tesla变压器的重频微秒脉冲实验平台,研究了7级电晕稳定开关的击穿特性。实验结果表明,当开关稳定工作的气体压强为0.2 MPa,脉冲有效作用时间小于1μs时,开关击穿电压约为120 kV,重复频率可达50 Hz,时间抖动小于8 ns,电压幅值分散性小于1%。