X波段过模圆柱腔脉冲压缩技术理论研究.pdfVIP

第 卷 第 期 强 激 光 与 粒 子 束 , 18 4 Vol.18 No.4 年 月 , 2006 4 HIGH POWER LASER AND PARTICLE BEAMS A r.2006 p 文章编号: ( ) 1001-4322200604-0639-04 X波段过模圆柱腔脉冲压缩技术理论研究* 谢苏隆, 曹学军 (中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川绵阳 ) 621900 摘 要: 利用有耗传输线、谐振腔等效电路和电磁场的网络矩阵等理论,分析了过模圆柱腔脉冲压缩系 统中谐振腔的储能稳态和储能泄放过程,推导出功率增益的理论计算公式,并与试验结果进行了比较,达到了 较好的吻合,从实验上验证了理论公式的可靠性和可行性。这对于过模圆柱腔脉冲压缩系统的设计、加工与调 试可以起到指导作用,并有利于以后开展更深入的研究。 关键词: 有耗传输线; 谐振腔等效电路; 功率增益 中图分类号: TN015 文献标识码: A 在高功率微波脉冲压缩领域,国内通常采用矩形腔作为储能腔。矩形腔脉冲压缩系统具有物理概念清晰, 设计加工简单,便于试验调节等优点。但是在高频波段,由于矩形腔储能空间小,品质因数低,且开关运行状况 不佳,极大地限制了能量的提取。如在 波段,该系统在大气压下仅能提供几 的功率,相应的功率增益也 X MW 比其它波段小许多。而过模圆柱腔因其结构上的优点更加引人注目,采用过模波导腔作为储能腔具有很大的 发展空间。 本文利用有耗传输线、谐振腔等效电路和电磁场的网络矩阵等理论分析了过模圆柱谐振腔脉冲压缩系统 中谐振腔的储能稳态和储能泄放过程,推导出功率增益等相关的理论计算公式,可用于指导过模圆柱腔脉冲压 缩系统的设计、加工与调试,并有利于以后开展更加深入的研究。 1 过模圆柱谐振腔脉冲压缩系统理论假设 过模圆柱谐振腔脉冲压缩系统由微波源、环行器、定向耦合器、输入耦合器、圆 矩波导模式转换器、过模圆 - 柱波导、矩形 型腔、开关、短路面、匹配负载等构成,如图 所示。其中,过模圆柱波导在轴向可以通过圆 矩 T 1 - 波导模式转换器连接到矩形腔中,也可以在径向通过开矩形孔洞耦合连接到矩形腔。在理论分析过程中,过模 圆柱波导一般由过渡段波导和大尺寸圆波导构成,为了分析的简便,首先做以下的假设: