高功率微波及源器ppt課件-wenkub
2023-05-22 12:08:06 本頁面
【正文】 IC 和 MAGIC3D； 科學應(yīng)用國際公司 （ SAIC） 研制的 MASK和 ARGUS 這些軟件在美國和俄羅斯的高功率微波源的發(fā)展過程中起到了關(guān)鍵的作用。 2| | / | |dv E B B??2 HPM研究的理論基礎(chǔ) 等離子體物理和相對論電動力學 HPM器件的兩種工作狀態(tài) HPM器件：通過電子束與電磁場的相互作用來產(chǎn)生高功率微波的，所以等離子體研究中的波 粒相互作用理論可直接運用 HPM研究 HPM文化 更接近于等離子體 文化， 而不是普通微波 文化 放大器 (Amplifier) 振蕩器 (Oscillator) 將電子的動能轉(zhuǎn)換成微波電磁能的過程一般發(fā)生在 波導作用：以某種方式把場的頻率和空間結(jié)構(gòu)調(diào)整到最適宜從一定的電子振蕩固有模式中提取能量 不同尺寸和形狀的波導可以傳播不同模式 (TM或 TE模 )的波，波的特性由色散 關(guān)系來描述 諧振腔 波導 2 2 2 2zkc?? ??? 截止頻率 ?任何一個具有截止頻率低于入射信號頻率的模式都可以攜帶波能量 場方程 Maxwell方程 1 EBjct ??? ? ? ??0BE t?? ? ? ??/E ???? ?0B?? ?邊界條件 “求和過程” ρ ， j 電子方程 牛頓定律 ()dp e E v Bdt ? ? ? ? HPM 相互作用示意圖 對于大多數(shù)高功率微波 (HPM)源，波的增長總是伴隨著這種或那種方式的電子群聚 ，電子束的群聚就是電子的相位被調(diào)制，群聚迫使所產(chǎn)生的波具有相干性。 距離維 脈壓濾波器 方向維 脈壓濾波器 地域回波 圖象 無線輸電 微波源或激光器 、 發(fā)射與接受天線、微波或激光整流器組成 。 微波通信： 快速實現(xiàn)無線寬帶接入功能、建設(shè)局域微波通訊網(wǎng)提供多種網(wǎng) 絡(luò)服務(wù) 覆蓋范圍廣、通信距離遠 HPM通信 ： 傳送話音、數(shù)據(jù)、視頻和圖象等各種信號，且具有很強的通用 性 高效傳輸、高信息量、高保密性 雷達 高功率可以提高雷達的作用距離 ， 高重復速率可以改善雷達的分辨率高 高靈敏性 、 超距離雷達正在航天遙感和衛(wèi)星導航以及空對地探測等領(lǐng)域發(fā)揮重大作用 ，可以預(yù)言 ， 高功率微波必將把雷達代入一個更高的技術(shù)水平和嶄新的發(fā)展領(lǐng)域 。 本世紀 60年代 由于核武器效應(yīng)模擬和高能物理理論和技術(shù)的發(fā)展，促進了脈沖功率 (pulsed power)技術(shù)的引入，能量接近于電子靜止能量 (510kev)的強流 (I MA)相對論電子束和電壓為數(shù)兆伏或更高的高壓脈沖的產(chǎn)生已成為現(xiàn)實，這使得高功率微波的范圍得到了擴大。一方面，傳統(tǒng)的微波器件在結(jié)構(gòu)上得以改進，其行為特性有很大的改善；另一方面，涌現(xiàn)出了許多像相對論速調(diào)管 (relativistic klystron)、虛陰極振蕩器 (vircator)等一大批依賴強電流的高壓運行器件，同時也隨之出現(xiàn)了一些專門以相對論效應(yīng)為基礎(chǔ)的器件，如我們所熟悉的回旋管(grotron)、切侖可夫器件 (Cherenkov)、自由電子激光 (Free Electron Laser，簡稱 FEL)等 發(fā)展重點 提高功率和能量并達到更寬的頻段 要解決的基本問題 器件的效率和平均功率 目前效率 某些條件下 功率效率 40～ 50﹪ ， 實際大多數(shù)情況功率效率只有10﹪ 未來希望 平均功率達到 100kW水平 2 HPM的應(yīng)用 高功率微波 (HPM)的發(fā)展與它的應(yīng)用和需求是一種強烈的伴生關(guān)系，軍事需求 仍然是目前高功率微波 (HPM)理論和技術(shù)發(fā)展的主要驅(qū)動力 微波武器 定向能武器（ DEW） HPM武器的優(yōu)點： （ 1）不存在嚴重的傳輸問題 （ 2）全天候 ?隨著微波技術(shù)與器件的發(fā)展， 現(xiàn)代武器及軍用設(shè)備都包含越來越多的電子元器件，它們很容易遭 到高能 量脈沖功率的傷害； ?隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，一個芯片上集成的元器件超過 3億個，使其受損閾值大大降低 激光武器 微波或射頻武器 荷電粒子束武器 由于 HPM具有比普通微波功率大、能量強、頻率高的特點，所以它在
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