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1、真空电子技术VACUUMELECTRONICS综述2004#第五期高功率微波的发展与现状戴大富(华东电子工程研究所,安徽合肥230031)ThePresentStatusandFutureDevelopmentsofHighPowerMicrowaveDAIDa-fu(EastChinaResearchInstituteofElectronicEngineering,Hefei230031,China)Abstract:Theprincipleandkeytechnologiesofhighpowermicrowave(HPM)arebrieflyintroduce
2、dinthispaper1TheresearchprogressofHPMisreviewedindetail1TheapplicationsandfuturedevelopmenttrendofHPMarepreviewed1Keywords:HPM;Microwavesource;Pulsedpowersystem;Microwaveweapon;Highpowerradar摘要:简要介绍了高功率微波产生的原理及关键技术,着重介绍了高功率微波的国内外研究现状,并进一步阐述了目前正迅速发展的高功率微波的应用前景及其发展趋势。关键词:高功率微波;微波源;脉冲功率系统
3、;微波武器;高功率雷达中图分类号:TN015文献标识码:A文章编号:1002-8935(2004)05-0018-07高功率微波(HPM)一般指峰值功率在100源电压小于100kV,而阻抗大于1k8。HPM源阻MW以上,工作频率为1~300GHz内的无线电电抗在10~1008之间,电压一般为100kV~1MV,磁波。HPM技术是近年来为了获得和应用HPM某些微波源已高达4MV。电流从1kA到数十千而发展起来的一门新兴技术,它包括高功率电磁脉安。因此,其脉冲功率系统与常规的脉冲功率系统冲产生技术、相对论强流电子束产生与维持技术、有很大区别。图2为用于推动HPM器件的几
4、种典HPM元器件技术、HPM定向发射和传输技术以及型的脉冲功率系统,其中(a)为脉冲线系统,(b)为磁HPM应用技术等领域。储能装置系统,(c)为感应加速器系统。其中最常用HPM的崛起是由近代微波理论和技术的迅速的系统是由电容器组推动脉冲形成线的系统。对于发展而推动起来的。它极大地促进了高功率雷达、短脉冲([200ns)范围最常用的是脉冲形成线系统超级干扰机、等离子物理和HPM武器等的发展。初级能源脉冲功率系统定向发HPM源(电能)(加速器)射天线1HPM产生原理与关键技术图1HPM定向发射系统原理框图HPM发射系统的组成原理框图见图1,它由初Marx组件脉冲形成线
5、HPM源级能源、脉冲功率系统、高功率微波源、定向发射天线以及系统控制等配套设备组成。初级能源系统一电容器Tesla变压器脉冲形成线HPM源般由电源供电。脉冲功率系统是HPM发射系统工(a)作的基础,它采用各类强流加速器把初级电能转换Marx组件峰值电感器启动开关HPM源成高功率强流脉冲相对论电子束,用于推动HPMMarx组件真空电感器启动开关HPM源源。HPM源与常规微波源要求不同,通常普通微波(b)电容器脉冲线铁氧体磁芯电子束或阴极收稿日期:2004-04-22(c)作者简介:戴大富,高级工程师,1985年于成都电讯工程学院毕业,主要从事大功率雷达发射机的研究工作
6、。图2几种典型的脉冲功率系统18真空电子技术2004#第五期综述VACUUMELECTRONICS(PFL),而对于长脉冲(1~10Ls)通常用脉冲形成HPM的微波器件主要有:回旋管、强相对论微波器网络(PFN),这类脉冲功率系统有两种类型,第一种件、虚阴极振荡器、多波切伦科夫振荡器以及等离子是Marx发生器直接充电一脉冲形成线,Marx发生体辅助慢波振荡器等。器实质上是一组电容器组件,它以并联形式充电,然定向辐射天线主要用于把HPM辐射电磁能聚后很快地转接到串联电路中,使原来的充电电压乘焦成极窄的波束,使微波能高度集中,从而以极高的上Marx中电容器级的数目,为了
7、减小体积,Marx能量强度发射出去照射目标。与常规天线技术不同发生器通常用变压器油绝缘,脉冲形成线通过高压的是HPM定向天线具有高功率和短脉冲两个基本闭合开关转接到负载上。第二种脉冲功率系统是应特性。对天线的主要要求是高定向性、大功率容量、用低压下的电容器组,并应用Tesla变压器把电压一定的带宽和快速扫描等。最常用的是矩形喇叭天升高后充电脉冲形成线。这种结构的优点是可重复线,其典型的天线效率可达80%。抛物面天线由于工作、结构简单紧凑。其集中馈电包含非常高的电场而很少应用在高功率第二类脉冲功率系统是利用磁储能装置。由于微波中。也有采用阵列天线来实现。磁储能装置
