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《轴向反馈式虚阴极振荡器辐射微波模式的远场测定.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第17卷第5期强激光与粒子束Vol.17,No.52005年5月HIGHPOWERLASERANDPARTICLEBEAMSMay,2005文章编号:1001-4322(2005)05-0737-04轴向反馈式虚阴极振荡器辐射微波模式的远场测定’舒挺，王勇，钱宝良，赵延宋，谭启美(国防科学技术大学光电科学与工程学院，湖南长沙410073)摘要:采用远场测量法测量了虚阴极振荡器波导口的微波辐射方向图及虚阴极振荡器波导口处接上TMo,-TE=模式转换器时的微波辐射方向图，接收喇叭口面与微波辐射口之间的距离为1.00m，满足远
2、场条件。结果表明:两种情况下的辐射主模式分别为TMo，模式和TE,，模式，从而证实了在实验装置轴对称的条件下，轴向虚阴极振荡器的微波辐射主模式确为理论所预期的T呱,模式。对辐射模式的分析表明，T呱;模式纯度约为90%,TE,，模式的辐射功率为TMo,模式的5%左右;TE21,TEo,和TM,，模式三者的总辐射功率较T喊,模式低一个量级以上，微波辐射功率大于300MW，辐射频率为4.6GH:左右，微波脉宽大于40ns,关键词:模式;虚阴极振荡器;远场测量;辐射方向图中图分类号:0441.5;TN128文献标识码:A轴向虚阴
3、极振荡器结构简单，体积小，重量轻，在普通轴向虚阴极振荡器的波导管内加上一个适当的反馈装置，可以实现稳定高效的单模高功率微波输出，反馈装置同时又作为电子收集极，减少电子在虚阴极下游运动而回收的微波能量。理论指出，轴对称轴向虚阴极振荡器的微波辐射主模式通常为波导管所能传输的最高阶TM,，模式〔11，因此，在兼顾器件功率容量的同时，适当选择波导管内径(此处取为$90cm)，可以获得TM,，主模微波输出[21o在此基础上，通过专门研制的TMo,-TE,，模式转换器[3]，可以实现高功率微波定向辐射。测定微波辐射方向图可以分析虚阴
4、极振荡器的微波辐射模式。在实验中，采用多种措施尽量保证装置的圆柱对称性。本文采用远场测量法[41对轴向虚阴极振荡器的辐射模式进行了测定。先后测量了虚阴极振荡器波导口的微波辐射方向图及虚阴极振荡器波导口处接上TNL,-TE11模式转换器时的微波辐射方向图。结果表明，两种情况下的辐射主模式分别为TM,,模式和TE=模式，证实在保证实验装置轴对称的条件下，轴向虚阴极振荡器的微波辐射主模式确为理论所预期的TM,模式。同时测定了器件的微波辐射功率，并对辐射模式进行了分析。1测盈方法轴向反馈式虚阴极振荡器由微波管、二极管(阴极、阳极
5、cathode网)、反馈装置构成，其结构如图1所示。由于所采用的是圆柱对称的轴向提取式虚阴极振荡器，正常情况下其主模式是TMo，模式。考虑到TM,,，模式具有轴对称性，因此可以采用远场测量方法〔卜幻测定器件的辐射方向图，据此来判定辐射主模式，并可得到器件的辐射功率和对辐射模式的分析。高功率微波的频率通过色散线方法测得[71，其脉宽electronbeam可由数字示波器直接读取。Fig.1Configurationoftheaxialfeedbackvircator图1轴向反馈式虚阴极振荡器结构实验中测量布置见图20为了提
6、高测量的准确性，喇叭1固定在微波辐射主方向附近，喇叭2分别放置在实际所需的测量点上进行测量。考虑到器件所激励的微波后向辐射很弱，同时，微波主模式应当具有轴对称性，故测量点可只在1/4圆周上选取[41，我们取7个测量点。测。收稿日期:2004-08-02;修订日期:2005-01-04基金项目:国家863计划项目资助课题作者简介:舒挺(1965-)，男，博士，教授，博导，主要从事高功率微波器件及高功率微波测量研究;E-mail;mrtingshu)yahoo,com.cn.强激光与粒子束第17卷量喇叭口至微波辐射口之间的距
7、离满足远场条件。由喇叭1和喇叭2的测值可以得到给定方向上归一化的微波辐射，通过插值计算可得到器件的微波辐射方向图[4]·。;1工沪户1尹尹-.、、、尹。尹·，。，·尹，。1，，，。·。，，·。I1J。、、、、、、，、、、、、、-_，盯spotinfar-fieldzone+一月沙，.Fig.2Schematicexperimentalsetupformeasurementofradiationpattern图2测量布置示意图由于实验装置不可能严格轴对称，这样，对于所选用的波导管内径及测得的微波频率(约4.6GHz，见后述
8、)，实验中器件可能输出的模式有5个(其余模式均处于截止状态)，即TE,1,TMol,TE21tTEo,和TM=模式。TE=模式的辐射功率是容易测定的。因为以上5个模式中只有TE,1模式在辐射口径面的轴线上辐射强度最大，而其余4个模式在轴向上的辐射强度均为零。因此，可以通过在轴线上放置的微波接收喇叭所接收到的微波功率来
