《基於新型互作用機制的毫米波迴旋放大器的研究》是依託北京大學，由杜朝海擔任負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於新型互作用機制的毫米波迴旋放大器的研究
- 項目負責人：杜朝海
- 項目類別：面上項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
毫米波寬頻帶迴旋放大器是高性能毫米波雷達和電子對抗系統理想的發射功率源。本項目提出研究三種新型的迴旋放大器互作用機制，即ECM級聯、預群聚激發和雙模組合工作，旨在解決現有器件中線性段穩定性、高平均功率漂移段和高峰值功率輸出段等限制器件發展的瓶頸問題。發展複雜波導系統中電子迴旋脈塞（ECM）的頻域單模互作用理論和時域多模互作用理論，以研究系統中的非線性注波互作用、穩定性和多模動態競爭過程，藉此揭示新型互作用系統中絕對不穩定性和對流不穩定性之間的競爭關係。基於現有的實驗平台，研製原理性樣管以驗證新機制的可行性。本項目將為解決系統的穩定性，提高其峰值功率量級和平均功率承受能力，擴展頻寬，降低電子注速度零散對系統性能的影響等關鍵問題探索出新的解決方案，為毫米波迴旋放大器的研製提供的有力的技術支撐，促進新一代武器裝備的發展，具有重要的學術價值和工程意義。
結題摘要
項目探索毫米波迴旋放大器的新結構與新機制，以進一步推動器件往高頻率、寬頻帶和高功率方向發展，促進基於毫米波迴旋放大器的高解析度雷達和電子對抗系統的發展。本項目主要開展了理論和工程實驗兩方面的工作。 理論方面:（1）對損耗介質波導的傳輸特性和基於損耗介質載入的迴旋行波放大器的理論開展了系統的研究工作。揭示了損耗介質波導中新穎的模式轉移問題；首次建立損耗介質波導中電子迴旋脈射的線性和自洽非線性理論；提出了適合迴旋放大器工作的電子迴旋脈塞級聯、多模工作和預群聚等新穎概念；並對這些新方案在W波段高功率迴旋放大器中套用的可行性進行了深入論述。（2）對螺旋波紋波導的傳輸特性和基於螺旋波紋波導的迴旋行波放大器的理論開展了系統的研究工作，建立螺旋波紋波導迴旋行波放大器的理論模型；基於螺旋波紋波導互作用電路，對發展Ka波段和W波段高功率寬頻帶的迴旋行波放大器開展了系統性論述。 工程實驗方面：以理論成果為基礎，開展了Ka波段迴旋行波放大器（Gyro-TWT）、W波段可調諧迴旋返波振盪器（Gyro-BWO）、W波段高功率迴旋速調放大器（Gyroklystron）、W波段寬頻行波放大器等多種器件的工程研究工作。其中，2011年11月測試的W波段頻率連續可調迴旋振盪器實驗是國際上首例W波段的Gyro-BWO實驗，獲得了8kW的峰值功率，頻率調諧範圍超過2GHz。基於統一的頻域非線性理論模型，發展迴旋器件的注-波互作用分析的仿真程式。該程式具有較強的通用性，已經成為目前正在發展W波段Gyro-TWT、Gyroklystron和Gyro-BWO等三類器件的基本設計工具。基於該理論工具開展的Ka波段Gyro-TWT項目已經結題；開展的W波段迴旋放大器項目已經研製出原型器件。 在本項目的支持下，開展了一系列與迴旋放大器相關的理論和工程實驗研究工作，在《IEEE TED 》、《IEEE TPS》、《Physics of Plasmas》、《物理學報》、《紅外與毫米波學報》等SCI期刊上發表論文15篇，國際會議5篇，申請軟體著作權登記2項；研究過程中揭示的一系列的理論成果為迴旋放大器的發展奠定了系統的理論基礎。
