擴展互作用器件中的多模工作機理研究

《擴展互作用器件中的多模工作機理研究》是依託電子科技大學,由殷勇擔任醒目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：擴展互作用器件中的多模工作機理研究
• 依託單位：電子科技大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：殷勇

項目摘要

高功率、高頻率真空電子器件是未來電子戰及電子對抗的核心技術之一，如果該類器件能實現小型化和寬頻的特點，將會在軍事和民用領域具有極為廣泛的套用。本項目研究目前能夠在毫米波和太赫茲頻段提供大功率輸出的小型化擴展互作用器件中的多模工作機理，通過建立相關的理論模型，開展線性和非線性理論研究。對多模工作擴展互作用器件中的束波互作用機理、電子束群聚前後在擴展互作用高頻系統內的線性及非線性作用等基本物理過程進行深入的理論分析、全電磁粒子仿真和實驗研究，分析探討擴展互作用器件中的多模工作條件，最佳化和完善擴展互作用高頻系統，研製寬頻多模工作擴展互作用器件和其冷測實驗系統，並進行多模工作熱測驗證實驗，對多模工作擴展互作用器件的頻寬、功率和頻率等重要參數進行測量。本項目的研究成果及解決的關鍵技術將為發展新型實用毫米波和太赫茲輻射源及放大器奠定理論和實驗基礎，是真空電子器件向更高頻率實用化邁進的又一個新方向。

結題摘要

本項目針對未來電子戰及電子對抗中核心技術之一：高功率、高頻率的小型化寬頻擴展互作用器件開展理論與實驗研究。建立了多模工作的擴展互作用器件理論模型，針對擴展互作用電路，束波互作用的機理以及其中的線性及非線性過程進行了詳細分析。通過對擴展互作和器件的全電磁粒子仿真, 掌握了擴展互作用器件中的多模工作條件，最佳化並完成了可多模工作的寬頻擴展互作用振盪管，並在W波段（75-110GHz）進行了驗證性的實驗研究，完成了多模工作擴展互作用振盪管的輸出功率、頻率、頻寬等重要參數的測量。在上述研究的基礎上，開展了多模工作擴展互作用速調管的研究，對相關的輸入輸出結構、電子光學系統和寬頻擴展互作用電路進行了全面分析，並形成了相應的設計方案。本項目的研究成果及解決的關鍵技術將為發展新型實用毫米波和太赫茲輻射源及放大器奠定理論和實驗基礎，是真空電子器件向更高頻率實用化邁進的一個新方向。以本項目以依託，與英國University of Strathclyde開展了基於Pseudospark放電產生電子束的擴展互作用振盪器研究，實驗結果表明：擴展互作用器件的高阻抗、互作用長度短的特性可以很好的同電漿陰極產生的高密度電子束產生相互作用，從而產生高頻率、高功率的毫米波和太赫茲輻射。同時由於電漿背景的存在而不需要外加磁場就能保證高電流密度的電子束傳輸。此研究可以為發展一種價格低廉的、工作於毫米波和太赫茲頻率段的、具有一定輸出功率的小型化、低電壓相干輻射源奠定基礎，從而促進毫米波和太赫茲科學技術向更多的實驗室和套用領域推廣，如：毫米波和太赫茲成像、毫米波和太赫茲生物效應等。