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高功率微波功率测量相关技术研究

作 者: 刘义
导 师: 张军
学 校: 国防科学技术大学
专 业: 物理电子学
关键词: 远场法 功率容量 脉冲宽度 波导衰减 吸波材料 反射系数
分类号: TN015
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要


功率测量是HPM技术领域中的重要研究内容之一。本文利用理论分析、数值仿真和实验研究等方法,针对HPM功率的主要测量方法——远场法的几个关键因素进行了探讨,主要研究了接收天线BJ100波同转换器的功率容量,两种吸波材料的透射系数以及在小角度掠射条件下的反射系数以及毫米波波导BJ320的实际衰减常数等内容。研究的结果对于远场法测量有一定的参考意义。本文的研究内容如下:1、对BJ100波同转换器的功率容量进行了仿真建模,通过仿真计算出其理论上的功率容量约为87kW。并利用频率为9.37GHz大功率微波源在不同脉宽、重复频率和持续时间条件下对BJ100的功率容量进行了测量。测量结果表明,常温常压时,BJ100波同转换器在100ns脉宽的微波的击穿阈值约为40kW。当微波脉宽在80~230ns变化时,功率容量随着脉宽的增加明显减小;在重复频率低于50Hz时,重复频率和脉冲的持续时间对功率容量没有明显的影响。在此基础上,针对X波段HPM远场测量法,给出了一种提高测量系统功率容量的方法,即将接收到的微波经过高方向性耦合器耦合后再进入BJ100波同转换器,并对应方案进行实验测试,结果表明,该方案在300ns脉宽条件下的功率容量不小于100kW。2、在S波段和X波段,对吸波草皮在微波垂直入射时的透射系数和小角度掠射时的反射系数进行了测量和分析;在S波段,对AXB型吸波材料在小角度掠射时的反射系数进行了测量和分析。结果表明,吸波草皮对S波段微波的透射系数约为-20dB,对X波段微波的透射系数约为-20dB ~ -12dB;对S波段微波掠射时的反射系数随掠射角的增大而减小,对X波段微波掠射时的反射系数在掠射角度增大时,没有明显变化。在S波段,AXB型吸波材料对掠射微波的反射系数约为-40dB ~ -35dB。3、对BJ320波导的衰减系数进行了理论分析和实验标定。常温常压下,当传输微波频率为30GHz ~ 36GHz,理论上计算的衰减系数为-0.52dB/m ~ -0.6dB/m;实测的衰减常数为-1.18dB/m ~ -1.36dB/m。

全文目录


摘要  9-10
ABSTRACT  10-12
第一章 绪论  12-17
  1.1 HPM 介绍及系统组成  12-14
    1.1.1 HPM 发展及应用  12-13
    1.1.2 HPM 系统组成  13-14
  1.2 HPM 功率测量技术及远场法介绍  14-16
  1.3 课题研究的主要内容  16-17
第二章 BJ100 波同转换器功率容量测量  17-31
  2.1 微波击穿  18-23
    2.1.1 微波击穿过程基本描述  18
    2.1.2 电子与空气分子相互作用参数  18-19
    2.1.3 HPM 脉冲击穿特性曲线  19-23
  2.2 BJ100 波同转换器功率容量的数值模拟  23
  2.3 BJ100 波同转换器功率容量的实验测试  23-28
    2.3.1 测量方案及功率计算  23-26
    2.3.2 结果及数据分析  26-28
  2.4 对BJ100 测量接收功率方法的改进措施  28-30
  2.5 本章小结  30-31
第三章 吸波材料透射系数和反射系数测量  31-47
  3.1 吸波材料  31-35
    3.1.1 吸波草皮  32-33
    3.1.2 AXB 型吸波材料  33-35
  3.2 反射系数测量的常用方法  35-38
    3.2.1 弓形法  35-36
    3.2.2 远场 RCS 方法  36-37
    3.2.3 样板空间平移法  37
    3.2.4 同轴法  37-38
  3.3 透射系数和反射系数的测量  38-46
    3.3.1 测量原理  38-39
    3.3.2 测量环境和仪器  39-41
    3.3.3 测量和数据分析  41-46
    3.3.4 结论  46
  3.4 本章小结  46-47
第四章 毫米波波导衰减特性研究  47-53
  4.1 毫米波特性及应用  47-49
    4.1.1 毫米波的特性  47-49
    4.1.2 毫米波的主要应用  49
  4.2 BJ320 波导衰减理论计算  49-50
  4.3 BJ320 波导衰减常数测量  50-52
  4.4 本章小结  52-53
第五章 结束语  53-54
致谢  54-55
作者在学期间取得的学术成果  55-56
参考文献  56-58

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 一般性问题 > 基础理论 > 微波与超高频技术
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