强激光与粒子束杂志社
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强激光与粒子束杂志

《强激光与粒子束》杂志在全国影响力巨大,创刊于1989年,公开发行的月刊杂志。创刊以来,办刊质量和水平不断提高,主要栏目设置有:综述、研究快报、高功率激光与光学、ICF与激光等离子体、高功率微波、粒子束技术、加速器技术、脉冲功率技术等。
  • 主管单位:四川省科学技术协会
  • 主办单位:中国工程物理研究院;中国核学会;四川核学会
  • 国际刊号:1001-4322
  • 国内刊号:51-1311/O4
  • 出版地方:四川
  • 邮发代号:62-76
  • 创刊时间:1989
  • 发行周期:月刊
  • 期刊开本:A4
  • 复合影响因子:0.4
  • 综合影响因子:0.388
相关期刊
服务介绍

强激光与粒子束 2014年第06期杂志 文档列表

S波段高功率径向线输出窗的设计

摘要:为进一步改进和优化高功率径向线阵列天线的拓扑结构,提高功率容量水平,并满足馈源的真空密封需求,提出并设计了一种适用于高功率径向线阵列天线的微波输出窗.该高功率径向线输出窗采用圆环形陶瓷,材料介电常数为9.4,窗片厚度为3 mm,内径为36 mm,可实现径向线阵列天线馈电系统的输入同轴波导与输出同轴波导间的真空密封.设计结果表明:在中心频率为2.856 GHz下,该径向线输出窗驻波比为1.03,插入损耗为0.17 dB,设计功率容量约150 MW.
1-5

紧凑型脉冲成形模块的设计与实验研究

摘要:采用了人工线、开关和直线变压器结构一体化的设计方法,为重复运行的长脉冲直线变压器驱动源(LTD)装置研制了一种紧凑型低阻抗脉冲成形模块.为优化空间结构、减小分布参数、提高波形质量,脉冲单模块由两条20 Ω Blumlcin脉冲成形网络(PFN)并联储能,人工线采用相向L型布局,通过一个同轴开关同步放电,分两路向直线变压器初级线圈对称馈入快前沿的高压电脉冲.为了进一步减小线路电感,缩短脉冲前沿,研制了新型的嵌入式激光触发开关.与同轴开关相比,引线长度缩短了一半,脉冲前沿减小了10%.两级LTD模块实验装置在18.5Ω负载上获得了电压240 kV、半宽180 ns的脉冲输出,重复频率可达25 Hz.
6-9

高功率微波脉冲大气击穿概率研究

摘要:高功率微波大气击穿实验中,入射功率在大气击穿阈值附近,即使外界条件相同,大气击穿可能发生也可能不发生.针对这一问题,基于大气击穿机理,将大气击穿分为首个电子出现在击穿区域和高功率微波电场导致雪崩击穿两个过程.针对第一个过程,建立了改进的电子连续性方程,引入平均电子产生率分析大气击穿发生前电子出现的概率问题;针对第二个过程,建立了高功率微波大气雪崩击穿概率模型.综合两个过程,建立了高功率微波大气击穿概率模型,仿真了不同压强条件下大气击穿的概率,并与相关实验数据进行了比对,仿真结论与实验数据吻合较好.
10-14

矩形波导TM11-TE10模式转换器的初步设计

摘要:设计了一种矩形波导隔断插板式TM11-TE10模式转换器.其结构是在矩形波导横截面窄边的中部,平行于横截面宽边插入一块金属平板,将其等分为上下两个矩形波导,将TM11模式转换为分别位于上下两个矩形波导内相位相反的TE10模式.然后分别在上下两个矩形波导内,平行于窄边等间距地插入一组金属薄板.TE10模式微波经过轴向长度差为合适值的上下两组插板后,相移差变为180°,使原本相位相反的TE10模式转为同向,最后通过阻抗渐变合成单个波导的TE10模式.该模式转换器可与带状电子束高功率微波源共轴,其横向最大尺寸可与带状电子束高功率微波源矩形输出口保持一致,轴向长度较短,结构简单、紧凑.利用有限元算法仿真软件,对该设计方案进行了验证和初步优化设计.初步的设计结果表明:当相对带宽为10%时,TM11至TE10模式的转换效率大于0.45 dB,可满足带状电子束高功率微波源对输出结构的设计要求.
15-20

相对论速调管放大器一维非线性理论的数值分析

摘要:给出了相对论速调管放大器中归一化调制电流和电子束动能的积分微分方程,基于MATLAB平台编程并采用递推法、中心差分法、梯形积分法等数值计算方法计算了归一化束电流和电子束动能随归一化距离的关系,以及反映电荷守恒的归一化因子.最后计算了调制电流的n次谐波的模式强度随归一化距离的变化.
21-24

一种用于高功率微波合成的X波段双色板

摘要:在数值模拟的基础上,设计了一种用于高功率微波合成的X波段同频带双色板.微波斜45°入射时,该双色板在9 GHz到9.3 GHz内反射效率大于99%,在9.7 GHz到10 GHz内传输效率大于9 9%,可以用于实现两路高功率微波的同极化合成.利用电磁场全波分析软件,建立了双色板数值模型,分析了该双色板的场增强因子和功率容量问题.
25-28

高功率微波天线增益测试方法研究

摘要:介绍了几种天线增益的测试方法,并根据高功率微波(HPM)天线的特殊性,提出了一种窄脉冲激励下HPM天线增益测试方法.利用直接功率测量方法,将窄脉冲信号源作为发射信号源,通过标定不同脉冲宽度下接收天线的最大接收功率,开展实验研究,测得窄脉冲条件下天线的增益值.测试结果表明:在脉冲宽度大于25 ns的微波脉冲激励HPM天线时,天线增益测试结果与连续波条件下天线增益测试结果相同.
29-32

不锈钢电子束收集极的损伤能量密度阈值

摘要:对强磁场相对论返波管系统中电子束收集极损伤的主要影响因素进行了分析,通过设计并使用锥面不锈钢收集极,提高了收集极的耐电子束轰击能力.在单次实验条件下,研究了电子束能量密度对不锈钢收集极表面损伤及系统产生微波的影响,结合对无箔二极管中电子束空间密度分布的研究结果,给出了不锈钢收集极损伤电子束能量密度阈值范围.
33-36

94 GHz的TE11-HE11模式变换器设计

摘要:基于模式匹配技术的迭代综合方法优化设计了94 GHz的TE11-HE11模式转换器.采用商用电磁仿真软件对设计的模式变换器的性能进行了验证,两者结果基本一致.在88~102 GHz的频带范围内,模式输出纯度超过98%,其中最大模式纯度为99.1%.设计的基于半径微扰的光滑壁圆波导结构的模式变换器结构简单,易于加工,同时避免了波纹模式变换器波纹间隔易发生击穿的弊端.
37-40

引导磁场对收集极中电子能量沉积的影响

摘要:理论分析了引导磁场对收集极材料中电子运动的约束作用,推导了引导磁场作用下二次电子的逃逸条件,利用蒙特卡罗方法计算了引导磁场作用下电子束在收集极中的能量沉积规律.研究结果表明:引导磁场对电子在材料内部的运动约束作用很弱,对二次电子有强约束作用;大部分二次电子经拉莫回旋再次轰击在收集极上被收集,逃逸的二次电子沿引导磁场方向进入束波作用区;增大电子的入射角度时,束流密度的降低和二次电子的再次入射降低了收集极中电子的最大沉积能量密度,提高了收集极的耐电子轰击能力.
41-46

宽带W波段Flaps天线仿真与设计

摘要:设计了一种结合了“十”字和圆环的新型宽带W波段Flaps (Flat Parabolic Surface antenna)天线单元.相比于传统的单层Flaps天线单元,新型单元能获得更宽的相位范围且相移精度更高,能有效拓展天线的带宽.利用这种单元设计了94 GHz的单层Flaps天线,仿真结果显示了较好的带宽性能和方向性,中心频率处增益18.2 dBi,在10.6%的带宽内增益下降小于1 dB,实现了较好的宽带性能,为单层W波段Flaps天线的设计提供了一种新途径.
47-50

高功率微波介质窗表面电子倍增二维粒子模拟

摘要:基于第一性原理的粒子模拟方法,对高功率微波器件中介质窗表面电子实际形成和发展的变化情况进行了研究.使用VORPAL粒子模拟软件,建立一个简单的TEM波垂直入射介质窗表面的二维模型,采用Vaughan二次电子发射模型,利用蒙特卡罗碰撞方法处理电子与背景气体之间的弹性碰撞、激发碰撞和电离碰撞,获得了介质窗表面电子倍增的图像.模拟结果表明,介质窗表面电子数量在一定的时间内达到饱和状态,其振荡频率是入射射频电场频率的两倍.改变初始发射种子电子的数量、入射射频电场的幅值以及背景气体的压强等关键性参数,可得到不同条件下介质窗表面电子数量的变化规律.
51-54

紧凑型矩形波导内功率合成器设计

摘要:介绍了一种基于常规速调管功率合成和脉冲压缩的微波源系统,为实现多路高峰值功率速调管的功率合成,设计了一种紧凑型、面结构的微波功率合成器.在2.856 GHz频点处,合成器各端口反射损耗和相对端口隔离度均大于45 dB.当两路峰值功率为50 MW的微波功率合成时,合成器内的最大场强约为9.6 MV/m,合成效率大于99%.在四端口功率合成器的基础上,通过两级合成可实现一种八端口微波功率合成器,当四路峰值功率50 MW的微波功率合成时,合成器内最大场强约为13.5 MV/m.
55-58

高电子迁移率晶体管微波损伤仿真与实验研究

摘要:针对A1GaAs/InGaAs型高电子迁移率晶体管,利用TCAD半导体仿真工具,从器件内部空间电荷密度、电场强度、电流密度和温度分布变化分析出发,研究了从栅极注入1 GHz微波信号时器件内部的损伤过程与机理.研究表明,器件的损伤过程发生在微波信号的正半周,负半周器件处于截止状态;器件内部损伤过程与机理在不同幅值的注入微波信号下是不同的.当注入微波信号幅值较低时,器件内部峰值温度出现在栅极下方靠源极侧栅极与InGaAs沟道间,由于升温时间占整个周期的比例太小,峰值温度很难达到GaAs的熔点;但器件内部雪崩击穿产生的栅极电流比小信号下栅极泄漏电流高4个量级,栅极条在如此大的电流下很容易烧毁熔断.当注入微波信号幅值较高时,在信号正半周的下降阶段,在栅极中间偏漏极下方发生二次击穿,栅极电流出现双峰现象,器件内部峰值温度转移到栅极中间偏漏极下方,峰值温度超过GaAs熔点.利用扫描电子显微镜对微波损伤的高电子迁移率晶体管器件进行表面形貌失效分析,仿真和实验结果符合较好.
59-64

多级PIN限幅器高功率微波效应研究

摘要:基于PIN二极管电热自洽耦合模型,构建了两级PIN限幅器高功率微波(HPM)效应电路模型.根据模拟模型设计加工了两级限幅器实验样品,限幅器输入、输出特性注入实验数据与模拟计算结果基本一致,验证了多级限幅器模型的有效性,表明该多级PIN限幅器模型能够应用于HPM效应模拟.针对不同HPM波形参数进行了HPM效应模拟,计算结果表明:随着注入功率的增大,脉宽增宽,前级厚Ⅰ层PIN二极管结温升比后级薄Ⅰ层PIN二极管结温升要高,因此厚Ⅰ层PIN二极管更易受到损伤;而频率和前沿参数对结温升影响较小.
65-70

开关电源汇流排的场路耦合仿真分析及优化

摘要:根据开关电源工作原理,建立汇流排的外电路模型,并与汇流排模型进行场路耦合仿真,用有限元仿真的方法,得到汇流排在实际激励条件下的电流密度分布和欧姆损耗分布.分析汇流排工作时欧姆损耗集中的区域,在此基础上对汇流排的结构进行优化,从而达到减小汇流排的电流密度和欧姆损耗的目的.
71-75

模式匹配与积分方程在HPM模拟中的应用

摘要:针对具有电大尺寸、厚介质罩且馈源采用特定模式激励的高功率微波(HMP)传输及辐射结构研究了一种新型的电磁建模技术.将模式匹配方法与积分方程方法进行混合,构建了电磁模型的方程组,采用多层快速多极子技术、预条件器等进行求解加速,最终形成了可对电大尺寸HPM传输、辐射系统进行高效全波电磁仿真的技术.以电大变张角喇叭馈源、功率合成天线、波束波导及波束波导天线作为实例,构建了几何及电磁模型,并进行了包括远区方向图、近区功率密度分布在内的数值模拟,对该技术的正确性和通用性进行了验证.结果表明,该技术边界拟合准确,内存消耗低,且对馈电模式能予以准确反映,适用于HPM传输发射的高效高精度模拟.
76-80

PIN限幅器电磁脉冲效应数值模拟与验证

摘要:基于电磁脉冲对半导体器件效应的电-热多物理场模型,利用Sentaurus-TCAD仿真器建立了PIN限幅器电磁脉冲效应数值模型,研究了不同峰值功率的电磁脉冲作用下限幅器的输入/输出特性,以及大功率电磁脉冲注入PIN器件热损伤阈值与脉冲宽度的关系.模拟与实验结果表明:基于器件热效应影响载流子输运过程的电热多物理模场型,模拟限幅器在大功率电磁脉冲注入下输入/输出功率的结果与实验结果吻合较好;模拟大功率电磁脉冲注入PIN器件热损伤阈值与脉冲宽度的关系式,与Wunsch-Bell半经验关系式符合较好.
81-85