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色散特性对毫米波频率步进雷达影响的研究

电子科技大学学报 2008年第5期37卷 685-688页

作者：吴涛唐小宏王玲肖飞电子科技大学电子工程学院成都610054

对影响毫米波频率步进雷达分辨率的主要因素进行了分析。除目标速度以外,为毫米波频率步进雷达提供频率信号的频率源的色散特性也会对雷达分辨率造成恶化影响。微波频段上的色散特性会被搬移到毫米波频段,导致毫米波发射信号和本振信号... 详细信息

对影响毫米波频率步进雷达分辨率的主要因素进行了分析。除目标速度以外,为毫米波频率步进雷达提供频率信号的频率源的色散特性也会对雷达分辨率造成恶化影响。微波频段上的色散特性会被搬移到毫米波频段,导致毫米波发射信号和本振信号的初始相位差不为常数,对雷达系统尤其是距离分辨率造成严重影响。仿真结果与实验结果一致。为了抵消色散特性对雷达分辨率的恶化影响,可以通过对色散特性的补偿来实现。色散特性补偿的方法被应用到实现W波段频率步进频率源的设计中,满足了0.45m距离分辨率的要求。

关键词：色散特性高分辨力雷达毫米波频率步进

加载环形等离子体束的圆柱波导中慢等离子体波高频特性的数值研究

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强激光与粒子束 2024年第4期36卷 215-221页

作者：杨温渊董志伟董烨周前红北京应用物理与计算数学研究所北京100094

等离子体相对论微波发生器(PRMG)可以产生宽带高功率微波输出,同时又具有良好的频率可调谐性,因此在雷达、通信、电子对抗和物体探测等诸多领域均具有良好的应用前景。PRMG通常采用加载环形等离子体束的圆柱波导作为其波束互作用区,工... 详细信息

等离子体相对论微波发生器(PRMG)可以产生宽带高功率微波输出,同时又具有良好的频率可调谐性,因此在雷达、通信、电子对抗和物体探测等诸多领域均具有良好的应用前景。PRMG通常采用加载环形等离子体束的圆柱波导作为其波束互作用区,工作模式为慢等离子体波TM_(01)模(下称P-TM_(01)模)。P-TM_(01)模的色散特性及其变化规律对PRMG输出性能有着重要影响。利用全电磁粒子模拟程序对加载环形等离子体束的圆柱波导中P-TM_(01)模的色散特性和场分布进行了粒子模拟和分析,获得等离子体束密度n_(p)、径向厚度Δr_(p)和径向位置r_(p)以及外加引导磁场强度B_(z)和波导半径r_(w)等参数对P-TM_(01)模的色散特性和场分布的影响规律。主要研究结果包括:(1)一定范围内,n_(p)和Δr_(p)的变化对色散特性影响较大,r_(p),B_(z)和r_(w)的变化对色散特性影响较小。值得关注的是,由于波导中环形等离子体束的存在,随着波导半径r_(w)的增加,相同纵向波数k_(z)对应的P-TM_(01)模的频率没有降低而是略有提高。因此,在实际应用时,可以适当加大波导径向尺寸以提高器件功率容量;适当降低磁场,则有利于提高器件的紧凑性。(2)P-TM_(01)模的纵向电场的方向不随径向位置变化,径向电场的方向在等离子体束内外两侧相反,外侧的场分布与同轴波导中TEM模相似。(3)主要物理参数变化时,场分布基本特点不会改变。但随着纵向模式数N和k_(z)相应增加,电场能量向等离子体束收拢,不利于波束相互作用和电磁场的耦合输出。因此为了PRMG的高效运行,束波互作用的共振点最好落在k_(z)相对较小的区域。上述研究结果对PRMG的设计和优化具有一定的理论参考价值。

关键词：等离子体相对论微波发生器慢等离子体波色散特性场分布粒子模拟

Chodorow型耦合腔慢波结构色散特性和耦合阻抗理论分析

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物理学报 2013年第17期62卷 185-194页

作者：何昉明罗积润朱敏郭炜中国科学院电子学研究所高功率微波源与技术重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

本文建立了Chodorow型耦合腔慢波结构的解析模型,利用并矢格林函数结合矩量法求解了场匹配方程,给出了色散方程和耦合阻抗的计算式,并数值计算出一个X波段Chodorow型慢波结构的高频特性.结果表明,本文方法的色散特性以及耦合阻抗与仿真... 详细信息

本文建立了Chodorow型耦合腔慢波结构的解析模型,利用并矢格林函数结合矩量法求解了场匹配方程,给出了色散方程和耦合阻抗的计算式,并数值计算出一个X波段Chodorow型慢波结构的高频特性.结果表明,本文方法的色散特性以及耦合阻抗与仿真软件HFSS计算的结果有很好的一致性,且计算效率更高,同时精度远高于等效电路法,对工程设计有好的参考价值.

关键词： Chodorow型耦合腔慢波结构色散特性耦合阻抗场匹配

精确提取一维互易有限周期性结构色散特性的宏元胞法

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物理学报 2013年第19期62卷 565-572页

作者：龚建强梁昌洪西安电子科技大学天线与微波技术国防科技重点实验室西安710071

提出了一种可精确提取一维互易有限周期性结构色散特性的宏元胞法.将多个周期性元胞组合构成单个"宏元胞",以严格考量元胞间的互耦效应,通过Bloch分析分别计算出正向激励和反向激励时Bloch波的本征传输因子ξN和1/ξN,对ξN取复对数操... 详细信息

提出了一种可精确提取一维互易有限周期性结构色散特性的宏元胞法.将多个周期性元胞组合构成单个"宏元胞",以严格考量元胞间的互耦效应,通过Bloch分析分别计算出正向激励和反向激励时Bloch波的本征传输因子ξN和1/ξN,对ξN取复对数操作即可解出一维有限周期性结构的衰减常数α,而复对数函数的多值性使得相移常数β存在多整数分支的选择问题.通过与解卷绕法获得的β近似值相比较,选择出合理的整数分支,可精确计算出β.与传统的本征模式法、解卷绕法及单元胞法相比,宏元胞法对元胞间的耦合强度不作要求,计算更加精确快速,可作为刻画一维互易有限周期性结构色散和Bloch阻抗特性的有力工具.

关键词：宏元胞法 Bloch分析色散特性

同轴任意槽形周期圆波导慢波结构色散特性的研究

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物理学报 2005年第9期54卷 4223-4228页

作者：岳玲娜王文祥魏彦玉宫玉彬电子科技大学物理电子学院成都610054

用阶梯近似的方法分析任意槽形加载的圆波导慢波系统,利用各阶梯相邻面的导纳匹配条件以及中心互作用区与加载区的场匹配条件,获得了任意槽形加载周期慢波结构的统一色散方程.利用该色散方程,得到色散特性与CSTMWS仿真软件模拟结果良好... 详细信息

用阶梯近似的方法分析任意槽形加载的圆波导慢波系统,利用各阶梯相邻面的导纳匹配条件以及中心互作用区与加载区的场匹配条件,获得了任意槽形加载周期慢波结构的统一色散方程.利用该色散方程,得到色散特性与CSTMWS仿真软件模拟结果良好符合.分别求解几种特殊槽形加载慢波结构的色散特性及耦合阻抗,其中,三角形结构色散和耦合阻抗均最弱,而倒梯形结构色散最强,耦合阻抗最大.

关键词：任意槽形慢波结构色散特性行波管圆波导槽形周期同轴耦合阻抗匹配条件色散方程

基于类表面等离子体激元的矩形金属光栅色散特性的研究

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物理学报 2015年第17期64卷 95-102页

作者：刘永强孔令宝杜朝海刘濮鲲北京大学信息科学技术学院北京100871

等离子体激元(surface plasmon polaritons,SPP)因其独特的光学和物理特性,使其具有诸如透射增强和局域共振等一系列新颖现象,已成为当前国内外学者研究的热点.本文对基于类表面等离子体激元(Spoof Surface Plasmons,SSP)的矩形金属光... 详细信息

等离子体激元(surface plasmon polaritons,SPP)因其独特的光学和物理特性,使其具有诸如透射增强和局域共振等一系列新颖现象,已成为当前国内外学者研究的热点.本文对基于类表面等离子体激元(Spoof Surface Plasmons,SSP)的矩形金属光栅色散特性和模式分布进行了研究.利用本征函数法并结合场匹配条件,获得了矩形栅表面SSP的场表达式、色散关系和模式分布,并通过电磁仿真进行了验证.在此基础上分析了矩形栅各参数对SSP色散及模式分布的影响,研究结果表明:由本征函数法获得的SSP色散特性与仿真结果基本符合;增大金属栅高度或减小排列周期能减小SSP的相速度;而增大金属栅周期占空比能在一定程度上拓展SSP与电子束互作用的带宽;改变金属盖板高度对慢波SSP色散模式基本没有影响;减小金属栅侧面宽度能增大模式之间的间隔,从而能有效避免模式竞争的发生.本文对基于SSP的矩形金属光栅色散特性的研究将为进一步研究SSP与电子束的相互作用,形成高效、宽带的新型太赫兹源奠定良好的理论基础.

关键词：类表面等离子体激元矩形光栅色散特性模式竞争

梯形波纹同轴慢波结构色散特性及其纵向谐振特性(英文)

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强激光与粒子束 2009年第12期21卷 1845-1850页

作者：葛行军钱宝良钟辉煌汪伟杨杰陈旭杨一明国防科学技术大学光电科学与工程学院长沙410073

利用傅里叶级数展开,给出了一种求解梯形慢波结构表达式的方法。通过数值模拟,研究了级数展开次数对求解精度的影响。当级数为10阶时,线型拟合而成的结构与原结构吻合较好。利用此表达式数值求解了色散方程,得到两个最低阶模quasi-TEM模... 详细信息

利用傅里叶级数展开,给出了一种求解梯形慢波结构表达式的方法。通过数值模拟,研究了级数展开次数对求解精度的影响。当级数为10阶时,线型拟合而成的结构与原结构吻合较好。利用此表达式数值求解了色散方程,得到两个最低阶模quasi-TEM模和A模。分析了为实现电子束与quasi-TEM模的-1次空间谐波相互作用慢波结构参数所需满足的条件,并指出利用此条件下纵向电场具有表面波的特点可实现横向模式选择。采用S参数理论研究有限长慢波结构的纵向谐振特性,提出在同轴慢波器件中加入同轴引出结构可减少所需慢波结构周期数,这不但使器件结构更为紧凑,还可避免纵模竞争从而提高器件效率、稳定产生微波频率。在此基础上设计了一种L波段同轴相对论返波振荡器,采用KARAT 2.5维全电磁粒子模拟程序研究了器件内束-波作用的物理过程。模拟结果表明,该器件具有径向尺寸小、束-波作用效率高的特点。在电子束能量700keV、电子束流11.5 kA的条件下,器件在频率1.6 GHz处获得较高的微波输出,饱和后微波的平均功率达2.60 GW,平均效率约为32.3%。

关键词：高功率微波同轴慢波结构相对论返波振荡器色散特性纵向模式

用阶跃有效折射率模型研究光子晶体光纤色散特性

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物理学报 2005年第3期54卷 1235-1240页

作者：张德生董孝义张伟刚王志南开大学现代光学研究所天津300071

在采用阶跃有效折射率模型研究光子晶体光纤的可行性方面 ,提出了将普通单模光纤、色散位移光纤、色散平坦光纤作为一定极限条件下的折射率引导型光子晶体光纤特例的观点 .通过编程计算 ,并与文献报道的实验数据对比 ,表明应用本模型可... 详细信息

在采用阶跃有效折射率模型研究光子晶体光纤的可行性方面 ,提出了将普通单模光纤、色散位移光纤、色散平坦光纤作为一定极限条件下的折射率引导型光子晶体光纤特例的观点 .通过编程计算 ,并与文献报道的实验数据对比 ,表明应用本模型可以揭示光子晶体光纤所具有的奇异的色散机理 .特别是应用本模型具有更快的计算速度 .还用本模型分析了空气孔直径、周期及芯径对色散特性的影响 .

关键词：光子晶体光纤有效折射率色散特性色散位移光纤色散平坦光纤单模光纤引导型奇异极限条件实验数据

谱有限元数值分析各向异性复合板中导波色散特性

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声学学报 2012年第5期37卷 521-526页

作者：徐桂东许伯强徐晨光陈丽娟江苏大学理学院镇江212013

提出谱有限元方法研究层状各向异性复合板中导波的色散特性和波结构。基于三维弹性动力学方程,用有限元方法离散波导截面,波传播方向的位移用简谐波表示,得到了导波色散的特征方程。分析了单层和双层复合板中导波沿不同方向传播的色散... 详细信息

提出谱有限元方法研究层状各向异性复合板中导波的色散特性和波结构。基于三维弹性动力学方程,用有限元方法离散波导截面,波传播方向的位移用简谐波表示,得到了导波色散的特征方程。分析了单层和双层复合板中导波沿不同方向传播的色散特性和波结构,讨论了双层复合板中层厚比对相速度的影响。数值研究结果表明:导波的对称模态沿纤维方向传播时在较宽的频率范围内保持弱色散状态。双层复合板中导波基本模态的相速度在低频时受层厚比的影响较明显,随着频率的增加趋向于相速度较低的材料。数值模拟结果为导波用于复合材料定量无损检测和性能评价提供理论依据。

关键词：层状各向异性色散特性有限元数值分析复合板导波弹性动力学方程有限元方法传播方向