高功率微波

摘要： 高功率微波可通过雷达、电子战装备的天线进入装备内部,这种方式耦合能力强、峰值幅度大,容易造成装备电磁干扰或损伤.因此,有必要开展高功率微波对电子设备的作用效应和防护研究.针对设备级高功率微波效应研究较少的现状,以某X波段微波接收前端为对象,采用注入法开展高功率微波损伤效应实验,获取了效应现象和数据.结果显示,无限幅器保护时,注入微波的峰值功率达到48.8 dBm,单个脉冲就能损伤微波接收前端的低噪声放大器;采用限幅器防护后,注入微波的峰值功率需增加到60.7 dBm,脉冲数增加到100个才能实现微波接收前端的损伤.实验表明,能量沉积是进行损伤的必要条件,通过高峰值功率短脉冲或长脉宽脉冲串,高功率微波都可以对电子设备中的敏感器件造成损伤,综合运用峰值功率、脉宽和脉冲数等参数可增强高功率微波作用效应.在此基础上,还分析了典型参数高功率微波武器对电子设备的作用距离、作用规律,可为武器装备高功率微波效应评估和防护设计提供参考.

摘要： 提出了一种伸缩式全金属反射单元,在此基础上设计了一个可用于高功率微波领域的全金属反射阵列波束扫描天线。通过反射单元的上下独立滑动,阵列中每个阵元所接收电磁波的传输路径可改变,从而实现了相控波束扫描。由电磁仿真可知,设计的反射单元能够在10~13 GHz的频带范围内实现0~360°的线性相位调节,且可在15°~40°偏馈条件下相位调节时保持高功率容量。由该型单元组成的中心工作频率为10 GHz的伸缩式全金属反射阵列扫描天线具备90°锥角范围内的二维波束扫描能力,功率容量可达5 GW/m2。同时,在波束扫描过程中,天线增益变化小于3 dB,副瓣电平低于-13 dB,最大口径效率为54.59%。

摘要： 2022年恰逢电子信息控制重点实验室成立30周年,“第三十届全国电子战三新学术年会”计划将于9月在成都召开。热忱欢迎广大学者、专家和技术人员积极投稿和参会。一、征文内容主题:栉风沐雨三十载,创新超越向未来主要内容:1.未来电子战作战概念研究2.未来电子战的系统与体系架构3.电磁频谱感知、利用、攻击与管控技术4.电磁认知与认知电子战技术5.高功率微波与定向能技术6.电子战仿真技术7.未来电子战的天线、微波与微系统、信号与数据处理技术二、征文要求1.会议保密级别为“非涉密”。会议论文不得涉及国家秘密,须通过所在单位保密审查。请自行脱密处理,论文文责自负。论文应该有所创新,重点突出,论述严谨,文字流畅,采用国际标准计量单位,未在其他会议和刊物公开发表过。全文包括图表、参考文献在内,限5页篇幅。会议语言以中文简体为主。

摘要： 研究了高功率微波持续击穿大气产生等离子体的演化过程,给出了微波干扰给定等离子体形成黑障效应的结果。

摘要： DSRD(Drift Step Recovery Diode)是超宽带高功率微波脉冲发生器的关键技术之一,介绍DSRD的工作原理和影响器件性能的电气参数,提出一种利用DSRD级联实现多级脉冲压缩的方法。建立器件在导通和截止状态下的等效电路模型,开展多级级联脉冲压缩仿真。搭建一个两级DSRD加SAS整形器的脉冲产生装置,通过桌面实验验证理论分析与仿真的正确性。

摘要： 为了实现天线罩的轻量化,同时满足高功率的应用,提出了一种高功率内置弧形折线栅式极化转换天线罩。该天线罩将弧形折线栅式极化转换板放置于介质密封罩内部,通过对弧形折线栅单元结构及介质密封罩结构的联合设计,在实现轻量化的同时降低了金属栅上的电场,使其更加有利于在高功率微波领域的工程应用。针对C波段高功率线极化螺旋阵列天线的应用需求,优化设计了一个中心频率为4.3 GHz的高功率极化转换天线罩,将其加载至某高功率径向线螺旋阵列天线上开展了辐射特性和功率容量的仿真和测试,仿真和实验结果吻合,该天线罩可实现圆极化波到线极化波的转换,其中心频率下的插入损耗为0.2 dB,主射方向轴比为20 dB,功率容量达到48 MW。

摘要： 针对当前卫星测控射频链路面临的安全威胁,文章分析了不同测控体制的抗干扰能力,提出一种兼容直扩/扩跳频等多种体制的测控系统方案,采用多体制融合设计及基于窗函数的频域抗干扰算法,并在射频接收通道增加限幅器设计,在某遥感卫星的测控系统中应用,经过工程试验表明:此测控系统方案具备较高抗干扰能力和抗毁伤能力,可为其他有高抗干扰能力需求的卫星测控系统设计提供借鉴。

摘要： 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TM_(01)和TE_(11)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TE_(11)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TM_(01)和TE_(11)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TE_(11)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TE_(11)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TE_(11)模式混合比小于30%时,用其计算TE_(11)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TE_(11)模式信息的具体判断方法。

摘要： 针对高功率微波辐射场相位测量中使用高速示波器而造成成本高的问题,提出了一种结构简单、成本较低且可测量辐射场相位的无源脉冲鉴相器。该鉴相器由1个I/Q混频器模块和2个同型号的低通滤波器模块组成,I/Q混频器模块内部包含了1个0°功分器、1个90°功分器和2个乘法器。两路被测信号经过I/Q混频器后分别进入两个低通滤波器,经低通滤波器滤除高频信号后输出相对应的脉冲信号;测量输出脉冲信号的幅度,将幅度比进行反正切运算即可计算出被测信号之间的相位差。由于所用的混频器模块和低通滤波模块是普通的国产微波元件,因此该鉴相器的成本远远低于高速示波器。在改变射频端被测信号相位的情况下,用该鉴相器对两路被测信号的相位差进行了测试,结果表明:鉴相器测量出的相位差与两路被测信号的实际相位差呈现出斜率接近于1的线性关系;鉴相器的本振端和射频端的动态范围分别不小于5 dB和27 dB。使用该鉴相器对一个标准20 dB角锥喇叭的辐射场相位分布以及相心位置进行了测量,结果表明:在方位角小于20°的情况下,辐射场相位分布以及相心位置测试结果与仿真结果一致,误差小于10%。该鉴相器在做好电磁屏蔽的前提下,适用于高功率微波辐射场相位测量。

摘要： 轴向级联的相对论磁控管含有多个共轴排列的谐振单元,各级高频系统设置了相互连接的阳极外壳和阴极结构以构建类似的正交场分布,每级高频系统之间以耦合结构连接,通过器件内部的耦合机制实现相位锁定,可实现多端口锁相输出。基于轴向级联谐振系统的相位锁定条件,设计了基于脊圆波导结构直接耦合的二级轴向级联相对论磁控管,每一谐振单元采用8腔旭日型慢波结构,两级高频系统中的较小谐振腔通过预留有4个扇形开槽的脊圆波导连接段实现直接耦合,较大谐振腔底部设置径向提取波导结构。在0.38 T外加磁场和400 kV外加电压的条件下可实现S波段2.9 GHz的8端口TE_(10)模式锁相输出,单路微波功率高于100 MW,总功率高于0.8 GW,驱动电流4100 A,总效率约49%。两高频系统锁相过程时长12 ns,相位抖动小于±2.5°。

摘要： 基于高功率微波的极高功率、极短脉宽的特点,高功率微波功率、频率和模式的测量不同于常规微波的测量,本文比较全面地介绍了已提出的各种高功率微波功率、频率和模式的测量方法,它们的特点和适用性,包括中国国内开展高功率微波研究的各单位采用的各种测量方法和本人在该领域的一些研究成果.由于高功率微波测量还存在不少有待进一步研究的问题,本文将为广大学者提供一个讨论基础.

摘要： 永磁体系统是高功率微波源常用的引导磁场系统之一,永磁包装器件具有结构紧凑、系统效率高且能够重频运行的优点.以Halbach阵列结构为基础开展了用于高功率微波相对论返波管振荡器的永磁体的理论设计和试制.利用有限元法,通过选择高性能的永磁材料,调整磁钢的充磁方向、排列方式和尺寸,设计了磁场强度0.98T可用于返波管振荡器的永磁体,分析了永磁体制作过程中磁钢性能和磁钢装配误差对磁场强度和环向均匀性的影响;采用PIC方法,开展了永磁体与返波管振荡器的一体化设计,器件输出功率超过1GW,满足了器件对磁场强度和位型的要求.对设计的永磁体进行了试制和测试:磁钢牌号N50M,内孔直径50mm,均匀区长110mm,最大场强0.90T,均匀区场强0.88T,重量约306kg.与设计值相比,均匀区场强减小约5.5％,环向均匀性优于2％.

摘要： 高功率微波脉冲传输过程研究中最关注的问题之一是脉冲到达目标之前如何减小脉冲的能量损失.在非常高的微波功率区域,高功率微波空气击穿放电特性研究是高功率微波脉冲传输的重要部分.在本文中,通过高功率微波等离子体相关实验和基础理论分析,对高功率微波气体击穿时间特性、微波传输特性等开展了研究.

摘要： 常规微波在圆波导中的传输损耗主要来源于波导壁损耗,而高功率微波在圆波导内传输可能造成通道内不确定的微波放电,产生等离子体,增加微波传输损耗.本文首先理论计算给出了不击穿情况下单位长度波导传输损耗与波导直径、波导内传输微波的模式、波导材料等参数的关系,并利用有限元数值模拟软件计算得到了各参数对波导传输损耗的影响关系曲线,验证了理论计算的正确性.然后,分别开展了1m长直波导在HPM系统中传输损耗的小信号测试和高功率测试,测试结果表明:对于直径50mm的1m长的不锈钢圆波导管(内表面光洁度1.6),在工作频率f0=9.7GHz的TM01模式微波通过时,插损约为0.3dB,而高功率实验测试结果表明:当该圆波导内TM01模微波最大电场强度达到350kV/cm时,经过1m长圆波导传输后HPM损耗约为0.8dB,由此推断上述条件下波导内存在等离子体,带来微波传输损耗约为0.5dB.为了证明波导内等离子体的存在,利用外磁环引导波导内电子的方法,实验得到了波导内电子轰击波导管壁的痕迹,证明了在上述条件下波导内存在等离子体吸波损耗的假设.

摘要： 综合考虑HPM对电子的加速过程以及种子电子与气体分子的碰撞过程,建立了单一气体与混合气体击穿过程的蒙特卡洛仿真模型,编写了三维蒙特卡洛仿真程序(3D-MCC).针对单一气体氩气、氮气、氧气以及N2/O2混合气体展开研究.仿真了气体雪崩击穿电子云形成过程,对比分析了不同气体电子能量分布函数随压强的变化规律.发现了氩气击穿特性受电子能量分布函数影响较大,而氮气与氧气击穿特性受电子能量分布函数影响较小.通过分析平均电子能量以及电子密度随时间的变化过程,得到了HPM气体击穿时间,通过与流体模型以及实验数据对比,验证了本文模型的正确性.建立了单脉冲以及连续波气体击穿阈值的仿真方法,通过与实验数据比对,发现二者吻合较好.

摘要： 本文提出一种高效率重频磁绝缘线振荡器.与传统磁绝缘线振荡器相比,该装置有三大改进.一是引入聚焦电极来提高功率转换效率;二是在慢波结构顶端的圆周上增加排气孔,采用径向排气的方式增加了束波相互作用区的真空流导;三是在慢波结构外围增加了一个辅助真空腔.这些改进明显提高MILO的效率和本底真空度,降低重频运行中的峰值压强,缩短真空恢复时间.这些设计思想得到模拟和实验的验证.模拟中,当电压420kV,电流39.5kA时,该装置输出的高功率微波峰值功率2.95GW,频率1.567GHz,转换效率17.8％.当电压上升到604kV时转换效率提高到21.4％.实验中该装置被6Ω,5Hz,60ns的重频脉冲发生器HEART驱动.在5Hz、5pulses实验中,二极管电压范围为421-368kV,相应的二极管电流范围为40.1-36.8kA,该装置输出的高功率微波峰值功率2.1GW,脉宽30ns,频率1.598GHz,转换效率15.5％.此外,理论分析和实验结果都表明,与传统磁绝缘线振荡器相比,该装置的真空状态得到明显改善.

摘要： 本文设计了一种Ku波段同轴相对论返波振荡器,采用理论分析和数值计算方法,研究了器件横向模式和纵向模式选择问题;利用粒子模拟方法,研究了器件束-波作用的物理机制.粒子模拟中,在电子束能量620keV,电子束流10.5kA,导引磁场2.0T时,输出微波频率12.086GHz,功率2.7GW,效率40.5％.粒子模拟结果表明,器件具有束-波作用效率高、结构简单的特点.

摘要： 本文设计了一种Ku波段同轴相对论返波振荡器,采用理论分析和数值计算方法,研究了器件横向模式和纵向模式选择问题;利用粒子模拟方法,研究了器件束-波作用的物理机制.粒子模拟中,在电子束能量620keV,电子束流10.5kA,导引磁场2.0T时,输出微波频率12.086GHz,功率2.7GW,效率40.5％.粒子模拟结果表明,器件具有束-波作用效率高、结构简单的特点.

摘要： 本文设计了一种Ku波段同轴相对论返波振荡器,采用理论分析和数值计算方法,研究了器件横向模式和纵向模式选择问题;利用粒子模拟方法,研究了器件束-波作用的物理机制.粒子模拟中,在电子束能量620keV,电子束流10.5kA,导引磁场2.0T时,输出微波频率12.086GHz,功率2.7GW,效率40.5％.粒子模拟结果表明,器件具有束-波作用效率高、结构简单的特点.

摘要： 本文设计了一种Ku波段同轴相对论返波振荡器,采用理论分析和数值计算方法,研究了器件横向模式和纵向模式选择问题;利用粒子模拟方法,研究了器件束-波作用的物理机制.粒子模拟中,在电子束能量620keV,电子束流10.5kA,导引磁场2.0T时,输出微波频率12.086GHz,功率2.7GW,效率40.5％.粒子模拟结果表明,器件具有束-波作用效率高、结构简单的特点.

摘要： 本发明公开了一种用于超大功率GaN微波器件高隔离度微波测试夹具，属于半导体器件测试技术领域。本发明包括测试盒体、PCB板、压块、直流偏置引出端、射频输入输出引出端，PCB板置于测试盒体内，PCB板包括馈电匹配电路和射频输入输出微带；馈电匹配电路分为栅极馈电匹配电路和漏极馈电匹配电路两部分，栅极馈电匹配电路包括双扇形线、两个RC滤波网络、栅极偏置电阻、栅极滤波电容，漏极馈电匹配电路包括双扇形线、两个RC滤波网络、漏极滤波电容；直流偏置引出端由两个穿心电容从馈电匹配电路上引出；射频输入输出引出端为同轴传输转微带传输接头。本发明解决了微波器件超大功率测试过程中存在漏极泄露射频信号隔离度不够的问题，能够避免直流偏置模块烧毁，保证测试结果真实有效。

摘要： 本发明公开了一种用于超大功率GaN微波器件高隔离度微波测试夹具，属于半导体器件测试技术领域。本发明包括测试盒体、PCB板、压块、直流偏置引出端、射频输入输出引出端，PCB板置于测试盒体内，PCB板包括馈电匹配电路和射频输入输出微带；馈电匹配电路分为栅极馈电匹配电路和漏极馈电匹配电路两部分，栅极馈电匹配电路包括双扇形线、两个RC滤波网络、栅极偏置电阻、栅极滤波电容，漏极馈电匹配电路包括双扇形线、两个RC滤波网络、漏极滤波电容；直流偏置引出端由两个穿心电容从馈电匹配电路上引出；射频输入输出引出端为同轴传输转微带传输接头。本发明解决了微波器件超大功率测试过程中存在漏极泄露射频信号隔离度不够的问题，能够避免直流偏置模块烧毁，保证测试结果真实有效。

摘要： 本实用新型公开了一种用于超大功率GaN微波器件高隔离度微波测试夹具，属于半导体器件测试技术领域。本实用新型包括测试盒体、PCB板、压块、直流偏置引出端、射频输入输出引出端，PCB板置于测试盒体内，PCB板包括馈电匹配电路和射频输入输出微带；馈电匹配电路分为栅极馈电匹配电路和漏极馈电匹配电路两部分，栅极馈电匹配电路包括双扇形线、两个RC滤波网络、栅极偏置电阻、栅极滤波电容，漏极馈电匹配电路包括双扇形线、两个RC滤波网络、漏极滤波电容；直流偏置引出端由两个穿心电容从馈电匹配电路上引出；射频输入输出引出端为同轴传输转微带传输接头。本实用新型解决了微波器件超大功率测试过程中存在漏极泄露射频信号隔离度不够的问题，能够避免直流偏置模块烧毁，保证测试结果真实有效。

摘要： 本发明公开了一种具有时域、频域集成式微波前端高功率微波保护装置，属于微波技术领域。该装置包括矩形波导外壳，矩形波导外壳内沿轴向设置有N对感性膜片，相邻两对感性膜片之间设置有一对容性膜片，容性膜片中位于微波场强最强的3对容性膜片，其相对面的中心位置处分别加载有一对圆锥/圆台电极。本发明在频域上通过加载容性膜片实现保护结构的宽阻带特性；在时域上，通过加载圆锥/圆台电极强场击穿生成的微波等离子体层反射大部分HPM能量，实现微波接收机宽带带内功率防护功能；HPM电磁环境下保护装置限幅隔离度大于20dB，响应时间小于5ns。

摘要： 本发明公开了一种输出渐变放大高功率微波的慢波结构微波振荡器，所述微波振荡器的慢波结构呈锥形分布；所述微波振荡器包括：引导磁体，其具有圆柱体空腔；所述引导磁体内依次同轴设置有阴极、慢波结构和同轴内导体。本发明的高功率微波器件中慢波结构渐变放大呈锥形分布，通过引导磁场轴向及径向分布引导电子束由阴极进入慢波结构渐变放大高功率微波振荡器互作用腔，强流电子束在引导磁场的约束下紧贴慢波结构表面传输，微波输出腔内的同轴内导体，增强束波互作用，提高微波输出效率，并可以用它来调节输出窗的大小，以便保证微波输出结构的紧凑，适当调整同轴内导体尺寸结构，可实现在较低磁场引导下，较高效率的微波输出。

摘要： 本发明涉及微波领域，尤其涉及能够承受高功率容量、快速响应的宽带低插损高功率容量的高功率微波防护装置。包括依次连接的输入接口、第一匹配电路、第二匹配电路以及输出接口，还包括有大功率瞬态响应电路和加速导通电路，输入接口接大功率瞬态响应电路和加速导通电路的共用输入端，该大功率瞬态响应电路的另一端接电路板地，加速导通电路另一端接电路板地；输出接口接第二匹配电路的输出端，第一匹配电路的输入端与加速导通电路的输入端相连。本发明的一种宽带低插损高功率容量的高功率微波防护装置，能够承受大功率高功率微波攻击，保证受保护电路正常工作时有用信号损耗尽可能小且不影响其正常工作，具有承受高功率容量、快速响应的特点。

摘要： 本发明涉及干扰防护技术领域，公开了一种高功率容量高功率微波防护装置。包括输入接口、输出接口、多级稳态滤波电路和三级瞬态泄放电路，所述多级稳态滤波电路由多个串联的稳态滤波电路构成，多级稳态滤波电路的两端分别通过微带线与输入接口、输出接口连接；三级瞬态泄放电路通过阻抗匹配线与稳态滤波电路并联。本方案额定功率容量大、插入损耗小、响应速度快、通用性强、安装维护方便，能有效防护高功率微波对电子设备的损毁，可应用于短波、超短波等收发一体通信系统的高功率微波防护。

摘要： 本发明公开了一种具有时域、频域集成式微波前端高功率微波保护装置，属于微波技术领域。该装置包括矩形波导外壳，矩形波导外壳内沿轴向设置有N对感性膜片，相邻两对感性膜片之间设置有一对容性膜片，容性膜片中位于微波场强最强的3对容性膜片，其相对面的中心位置处分别加载有一对圆锥/圆台电极。本发明在频域上通过加载容性膜片实现保护结构的宽阻带特性；在时域上，通过加载圆锥/圆台电极强场击穿生成的微波等离子体层反射大部分HPM能量，实现微波接收机宽带带内功率防护功能；HPM电磁环境下保护装置限幅隔离度大于20dB，响应时间小于5ns。

摘要： 本发明公开了一种输出渐变放大高功率微波的慢波结构微波振荡器，包括振荡器本体，所述振荡器本体的外侧套设有引导磁体，所述振荡器本体的内壁上连接有慢波结构，且慢波结构为锥台型结构，所述慢波结构上设有锥台型孔，且慢波结构的两侧分别与振荡器本体的内壁相连接，所述锥台型孔的内壁上设有多个慢波结构腔，且慢波结构腔均匀分布在锥台型孔的内壁上，所述振荡器本体的一侧转动连接有转动圆盘，且转动圆盘远离振荡器本体的一侧设有第一固定圆孔，所述第一固定圆孔的内壁上设有第一螺纹。本发明的结构简单，经济实用，且慢波结构微波振荡器中的阴极和内导体输出结构之间的距离可以根据人们的需要进行调节。

摘要： 本发明公开了一种输出渐变放大高功率微波的慢波结构微波振荡器，所述微波振荡器的慢波结构呈锥形分布；所述微波振荡器包括：引导磁体，其具有圆柱体空腔；所述引导磁体内依次同轴设置有阴极、慢波结构和同轴内导体。本发明的高功率微波器件中慢波结构渐变放大呈锥形分布，通过引导磁场轴向及径向分布引导电子束由阴极进入慢波结构渐变放大高功率微波振荡器互作用腔，强流电子束在引导磁场的约束下紧贴慢波结构表面传输，微波输出腔内的同轴内导体，增强束波互作用，提高微波输出效率，并可以用它来调节输出窗的大小，以便保证微波输出结构的紧凑，适当调整同轴内导体尺寸结构，可实现在较低磁场引导下，较高效率的微波输出。