《基於人工電磁媒質的小型化高功率微波輻射源》是依託電子科技大學,由段兆雲擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於人工電磁媒質的小型化高功率微波輻射源
- 依託單位：電子科技大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：段兆雲
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
小型化高功率微波輻射源在軍用和民用方面都具有極其重要的套用價值。為了實現器件的小型化同時提高其輸出功率和電子效率，本項目基於反向切倫科夫輻射機理，提出一種適合真空電子器件的亞波長、全金屬、具有對稱特性的單介電常數人工電磁媒質，利用該人工電磁媒質構建一種全新的慢波結構。用有效媒質理論研究人工電磁媒質的諧振特性和電磁參數等基本材料特性；用電磁理論研究其色散特性、耦合阻抗和衰減常數等高頻特性；建立一維的電子注圓盤物理模型，用非線性理論研究注-波互作用效應。提出產生相干輻射的起振條件和提高輸出功率和電子效率的有效方法。通過對該項目的深入研究，為發展新型的小型化高功率微波輻射源奠定堅實的理論和技術基礎。
結題摘要
本項目研究了人工電磁媒質的新奇電磁特性以及人工電磁媒質在真空電子器件和其他相關器件中的套用。近年來，包括反向切倫科夫輻射等在內的新奇電磁特性已經成為諸多研究領域的熱點，並通過理論、模擬和實驗所證實。這些新奇的電磁特性為發展新型的真空電子器件開拓了全新的研究方向，對於發展新一代高性能的真空電子器件具有重大的研究意義。本項目提出了兩種適用於真空環境的全金屬人工電磁媒質單元結構，並通過理論與實驗相結合的方式，首次使用帶電粒子的方法從實驗上觀測到了反向切倫科夫輻射；進一步地，在所提出的平板型人工電磁媒質結構基礎上，發展了一種帶狀注的可工作在雙頻段的返波振盪器；在所提出的圓形人工電磁媒質結構基礎上，發展了一種輸出功率高達二十兆瓦的新型返波振盪器。研究結果表明，利用人工電磁媒質的強諧振、強耦合和亞波長結構的特點，本項目提出的基於人工電磁媒質的新型微波振盪器相對於傳統返波振盪器具有諸多優勢，包括小型化、高效率和高功率等。同時，通過引入人工電磁媒質單元結構，所提出的多輸入多輸出（MIMO）天線具有小型化、寬頻寬和高隔離度等優勢，這種天線在移動通信領域，特別是5G通信中具有重要的套用前景。
