不同形状孔缝微波耦合的实验研究.pdfVIP

　第 16 卷 　第 1 期 强 激 光 与 粒 子 束 Vol. 16 ,No. 1 　 　2004 年 1 月 HIGH POWER LASER AND PARTICL E BEAMS Jan. ,2004 　 文章编号 : (2004) 不同形状孔缝微波耦合的实验研究 周金山 , 　刘国治 , 　彭 　鹏 , 　王建国 ( 西北核技术研究所, 陕西 西安 710024) 　　摘 　要 : 　探讨了椭圆 、圆环、方环、十字交叉形、圆形、正方形、正三角形及双矩形孔缝在 2 ～18 GHz 频率 范围内的耦合系数 ,并与矩形孔缝的耦合特性进行了比较。结果表明 : 各种不同形状孔缝微波耦合的共振特 性与其纵横比有关 , 纵横比较大的孔缝耦合共振现象比较明显 ,纵横比较小的孔缝耦合特性趋于高通 ;各种孔 缝的共振频率与孔缝长度有密切关系。 　　关键词 : 　高功率微波 ; 　耦合 ; 　共振效应 　　中图分类号 : 　O441. 5 　　　　文献标识码 : 　A ( ) [1 ,2 ] 　　高功率微波 HPM 与目标系统发生作用的必要条件是其能量通过“前门”或“后门”耦合进入系统 。所 谓“前门”耦合指的是通过天线等的耦合 ,“后门”耦合指的是通过目标腔体上的接缝、裂缝、舱门或电缆等的耦 合。由于通过前门耦合的能量有可能被系统的保护器件阻隔而不会对系统产生干扰或破坏 ,而系统上的孔缝 不可避免 ,所以 ,通过后门耦合进系统 ,并对系统内的器件进行干扰或破坏是高功率微波能量进入目标系统的 重要途径之一。 　　为了研究孔缝微波耦合现象 ,我们建立了耦合理论、数值模拟方法和实验方法[1～3 ] 。用理论和数值模拟 ( ) ( ) [2 ,3 ] 方法研究了孔缝微波线性 无大气击穿现象 和非线性 发生大气击穿现象 耦合问题 。在文献[ 1 ] 中 ,我们 建立了一套孔缝耦合系数的实验测量装置 ,描述了测量原理和方法 ,并给出了矩形孔缝对微波辐射场耦合特性 的实验研究结果。结果表明:对于矩形孔 ,当入射波电场垂直于孔的长边时 ,在微波波长约等于长边长度 2 倍 的一个频带内存在强耦合[1 ] ,并出现增强效应 ,说明“后门”耦合有非常重要的意义。为了深入研究“后门”耦 合问题 ,本文实验研究了几种不同形状、尺寸的孔缝对微波辐射场的耦合特性 ,主要探讨圆形、圆环、椭圆形、正 方形、正三角形、十字交叉形孔缝和双矩形孔缝的耦合系数受其参数的影响及不同形状的差异 ,并与矩形孔缝 的耦合作了比较。实验时采用50cm ×50cm 的圆柱腔体 ,孔缝所在腔体的壁厚度为 5mm ,探头距孔缝 5cm ,除 测量极化特性外 ,保持天线、探头垂直极化 ,孔缝宽边与辐射天线极化方向垂直。 1 　实验装置及方法 　　实验装置框图及实验方法详见文献[1 ] 。实验时先以微波吸收材料取代带孔缝金属板 ,并将接收测量探头 ′ 移至金属板的位置 , 由 HP8510C 测量记录得到此时系统的传输系数 S 21 (f ) ;再去掉微波吸收材料 ,加上带孔 ′ 缝金属板 ,将探头放在指定位置 ,测量记录 S 21 (f )