用天线阵测量圆柱过模波导中虚阴极振荡器产生的高功率微波模式和功率

《用天线阵测量圆柱过模波导中虚阴极振荡器产生的高功率微波模式和功率》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第15卷　第7期强激光与粒子束Vol.15,No.72003年7月HIGHPOWERLASERANDPARTICLEBEAMSJul.,2003文章编号:100124322(2003)0720685204用天线阵测量圆柱过模波导中虚阴极振荡器X产生的高功率微波模式和功率12222李少甫,　缪铁莺,　张桂荣,　于爱民,　龚海涛(1.中国工程物理研究院研究生部,北京100088;2.中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川绵阳621900)　　摘　要:介绍在圆柱过模波导中虚阴极振荡器产生高功率微波实验中用天线阵测量微波模式的原理和方法。测量微波模式对研究高功率微

2、波产生的机理具有重要意义。结合在圆柱过模波导壁上安装小电探针天线和小磁环天线测量微波模式的方法,用天线阵测量圆柱过模波导中开口辐射的电磁场空间分布。应用最小二乘法优化原理拟合高功率微波模式功率分布。用天线阵测量了圆柱过模波导中虚阴极振荡器产生高功率微波混合模式功率分布。　　关键词:过模波导;　虚阴极振荡器;　天线阵;　混合模式;　微波模式测量　　中图分类号:TN73文献标识码:A　　在高功率微波产生器中,为了提高功率容量和效率,微波管往往采用过模波导。强流电子束在过模波导中可能激励多种微波模式。测量微波模式对研究高功率微波产生的机理极为有意义。[1～3][1

3、]　　有多种方法可测量微波模式,例如N.M.Bykov利用辐射微波照射空气放电管阵列来测量微波模式。[2]S.H.Gold把一板形充低压放电气体容器放置微波输出口,利用微波在低压放电气体中的电击穿来测量微波模式。较为简单的方法是在圆柱过模波导壁上安装小电探针天线和小磁环天线。通过测量TE波磁场轴向分量Hz可以判断过模波导中是否有TE波微波模式。通过测量TM波磁场圆周切向分量H<沿圆周的对称性可以判断过模波导中是否有非对称TMmn波微波模式。但是该方法对具体的混合微波模式分布,须通过测量圆柱过模波导开口辐射场的空间分布来测量微波模式。本文试图运用这种方法测量高

4、功率微波器件中微波模式。1　测量原理1.1　金属圆波导内电磁场分布[4]　　横截面半径为a的金属圆波导电磁场内分布为:　　对TM波Hz=0(1)2-jβzEz=κmncosm

5、βzHz=κmncosm

6、mnr)emn(8)ωμβmnJm(κmnr)-jβzH<=Er=jmβmnsinm

7、也几乎为零。假定波导开口处的电磁场分布与波导内的电磁场分布相同是非常好的近似。在这种假定下利用矢量惠根斯原理由开口处场分布求得电磁场辐射远场[4]分布为:　　对TE波m+1mωμβmnJm(kasinθ)-jkREθ=j(1+cosθ)Jm(κmna)sinm

8、场的θ,<分量。　　对TM波m+1kaκmnβmnJ