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S波段200 MW高峰值功率速调管模式变换器设计
1
作者 赖正枭 李冬凤 储开荣 《微波学报》 北大核心 2025年第2期79-85,92,共8页
文中针对S波段200 MW高峰值功率速调管的功率传输模式变换器开展研究工作,考虑到功率容量问题,该高峰值功率速调管采用双路输出结构,并采用侧边耦合结构模式变换器来实现矩形波导TE10—圆波导TE01模式的转换。在驻波比低于1.05时将输出... 文中针对S波段200 MW高峰值功率速调管的功率传输模式变换器开展研究工作,考虑到功率容量问题,该高峰值功率速调管采用双路输出结构,并采用侧边耦合结构模式变换器来实现矩形波导TE10—圆波导TE01模式的转换。在驻波比低于1.05时将输出窗片处的场强由3.46×10^(6) V/m降至1.40×10^(6) V/m,并且使得中心频率处模式转换率达到99.94%。与传统Y分支功分器相比,在功分处舍弃Y分支,牺牲部分带宽来达到降低场强、提高功率容量的效果;并设计花瓣型模式变换器进行对比,兼顾驻波及转换效率的同时,侧壁耦合型模式变换器有更低场强、对杂模有更强抑制效果。该设计可延伸应用于其它频段的高峰值功率速调管上,对未来高峰值功率速调管的产品设计具有重要意义。 展开更多
关键词 模式变换器 S波段 侧壁耦合 TE01模
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高功率圆波导TE0n-TE11模式变换研究 被引量：11
2
作者 牛新建 李宏福 +1 位作者 喻胜 谢仲怜 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期911-914,共4页
　在模式耦合理论的基础上,详细讨论了波导轴线弯曲与波导半径渐变的圆波导模式变换,并对TE0n TE11模式变换器的几何结构进行了优化分析,采用不同的相位重匹配技术,得到了可靠的最优几何参量。以此数据设计的8mm回旋速调管TE01 TE11模... 　在模式耦合理论的基础上,详细讨论了波导轴线弯曲与波导半径渐变的圆波导模式变换,并对TE0n TE11模式变换器的几何结构进行了优化分析,采用不同的相位重匹配技术,得到了可靠的最优几何参量。以此数据设计的8mm回旋速调管TE01 TE11模式变换器的转换效率可达98%。 展开更多
关键词 模式变换器 耦合波方程 相位重匹配 圆波导TE0n—TE11模式变换
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高功率毫米波圆波导TM_(01)—TE_(11)模式变换分析 被引量：22
3
作者 牛新建 李宏福 谢仲怜 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期90-94,共5页
在数值研究高功率毫米波 TM0 1—TE11光滑弯曲圆波导模式变换的基础上 ,对弯曲波导的几何结构进行了优化分析。在模式耦合理论的基础上 ,优化出了比较好的几何结构 ,并发现了圆波导半径、弯曲圆波导曲率和频率以及频带宽度之间的变化规... 在数值研究高功率毫米波 TM0 1—TE11光滑弯曲圆波导模式变换的基础上 ,对弯曲波导的几何结构进行了优化分析。在模式耦合理论的基础上 ,优化出了比较好的几何结构 ,并发现了圆波导半径、弯曲圆波导曲率和频率以及频带宽度之间的变化规律。以此数据设计的模式变换器的转换效率可达 99% ,带宽超过 2 9.8%。 展开更多
关键词 圆波导 弯曲波导 模式变换分析 模式变换器 模式耦合 高功率毫米波
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一种波导矩圆模式变换器设计
4
作者 袁士涛 《舰船电子对抗》 2024年第3期92-95,共4页
在航管雷达大口径反射面天线、馈线系统中,矩形波导和圆形波导的模式转换过程一直避免不了。而传统的渐变式波导矩圆模式变换器尺寸过长,不够紧凑,很大程度上制约了雷达馈源的体积。运用微波射频仿真软件ANSYS HFSS设计了一款短小紧凑... 在航管雷达大口径反射面天线、馈线系统中,矩形波导和圆形波导的模式转换过程一直避免不了。而传统的渐变式波导矩圆模式变换器尺寸过长,不够紧凑,很大程度上制约了雷达馈源的体积。运用微波射频仿真软件ANSYS HFSS设计了一款短小紧凑的波导矩圆模式变换器,仅通过在矩形波导和圆波导过渡段之间加载两级台阶变换,即可实现矩形波导TE_(10)模式到圆波导TE_(11)模式的模式变换。通过后期的实物加工测试,验证其电性能良好,波导端口电压驻波比(VSWR)<1.05,插入损耗<0.01 dB,很好地验证了本设计的可行性。其结构简单、紧凑、易加工,电性能良好,在航管雷达馈线系统中具有一定的研究价值。 展开更多
关键词 模式变换器 ANSYS HFSS 台阶变换
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高功率毫米波模式变换中的相位重匹配 被引量：7
5
作者 陈立伟 牛新建 +1 位作者 李晓燕 孙敏 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期51-54,共4页
在模式耦合理论的基础上 ,对过模圆波导TM0 1 TE11模式变换进行了研究 .采用不同的相位重匹配方法和选择相应的结构 ,对TM0 1 TE11模式变换器进行了优化分析 ,得出了圆波导半径、弯曲圆波导曲率和频率以及频带宽度之间的变化规律 .以此... 在模式耦合理论的基础上 ,对过模圆波导TM0 1 TE11模式变换进行了研究 .采用不同的相位重匹配方法和选择相应的结构 ,对TM0 1 TE11模式变换器进行了优化分析 ,得出了圆波导半径、弯曲圆波导曲率和频率以及频带宽度之间的变化规律 .以此结果可设计出相应的紧凑、高效。 展开更多
关键词 模式变换 高功率毫米波 圆波导 相位重匹配 频带宽度 模式耦合
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高功率弯波导TE_(01)—TM_(11)模式变换临界角分析 被引量：6
6
作者 牛新建 李宏福 +1 位作者 喻胜 谢仲怜 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第5期753-756,共4页
在模式耦合理论的基础上 ,采用传统的波导轴线圆弧弯曲的方法 ,对TE0 1—TM11模式变换器的临界角进行了全面的优化分析。得出在临界角情况下 ,若考虑多模因素 ,则不能使TE0 1—TM11的能量发生全转换 ,而真正的最优化能量全转换角在临界... 在模式耦合理论的基础上 ,采用传统的波导轴线圆弧弯曲的方法 ,对TE0 1—TM11模式变换器的临界角进行了全面的优化分析。得出在临界角情况下 ,若考虑多模因素 ,则不能使TE0 1—TM11的能量发生全转换 ,而真正的最优化能量全转换角在临界角的附近 ,且转换的效率与弯波导曲率相关。 展开更多
关键词 临界角 圆波导 弯曲波导 模式变换 耦合波方程 数值模拟 回旋速调管
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94GHzTE_(6,2)模内置准光模式变换器 被引量：7
7
作者 牛新建 顾铃 +1 位作者 于新华 李宏福 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期429-432,445,共5页
提出了可应用于94 GHz回旋管内部的TE6,2准光模式变换器.根据几何光学和矢量绕射理论编制了模拟其电磁行为的分析和优化程序.根据几何光学原理,设计了该模式变换器的初步结构参数,然后利用该优化程序获得了最优化的相关参数.优化结果表... 提出了可应用于94 GHz回旋管内部的TE6,2准光模式变换器.根据几何光学和矢量绕射理论编制了模拟其电磁行为的分析和优化程序.根据几何光学原理,设计了该模式变换器的初步结构参数,然后利用该优化程序获得了最优化的相关参数.优化结果表明,在94 GHz,该准光变换器功率转换效率约为85%,转换所得波束高斯含量高于70%. 展开更多
关键词 回旋管 TE62模 94GHz 准光模式变换器
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回旋速调管TE_(01)-HE_(11)模式变换器 被引量：8
8
作者 牛新建 顾玲 +1 位作者 于新华 李宏福 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期1947-1949,共3页
根据耦合波理论,编制了优化计算程序,优化了30.5GHz TE01-TE11模式变换器的几何结构,得到了其可实现最高模式变换效率的几何参量.用仿真软件优化设计了同一工作频率的TE11-HE11模式变换器.结果表明这两个模式变换器组成的TE01-HE11复合... 根据耦合波理论,编制了优化计算程序,优化了30.5GHz TE01-TE11模式变换器的几何结构,得到了其可实现最高模式变换效率的几何参量.用仿真软件优化设计了同一工作频率的TE11-HE11模式变换器.结果表明这两个模式变换器组成的TE01-HE11复合模式变换器在30.5GHz和1%带宽内具有97.0%以上的TE01-HE11模式转化效率.测试表明该复合模式变换器具有良好的模式变换性能. 展开更多
关键词 回旋速调管 低损耗传输天线 模式变换器 耦合波方程
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高功率速调管TE_(11)-HE_(11)模式变换器的设计及实验验证 被引量：2
9
作者 于新华 高喜 +3 位作者 姜彦南 曹卫平 李思敏 牛新建 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期182-185,共4页
基于模式匹配法编制了分析内壁刻槽TE11-HE11圆波导模式变换器数值计算程序;采用该程序为工作频率为30.5GHz的高功率速调管设计了一半径为16mm的TE11-HE11模式变换器。计算表明该变换器在2.6%的带宽内转换效率在98.8%以上,实验结果表明... 基于模式匹配法编制了分析内壁刻槽TE11-HE11圆波导模式变换器数值计算程序;采用该程序为工作频率为30.5GHz的高功率速调管设计了一半径为16mm的TE11-HE11模式变换器。计算表明该变换器在2.6%的带宽内转换效率在98.8%以上,实验结果表明该变换器性能良好。 展开更多
关键词 高功率微波 速调管 模式变换 模式匹配
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W波段TE_(62)-TEM_(00)准光模式变换器 被引量：7
10
作者 李浩 汪海洋 +5 位作者 李天明 周翼鸿 胡标 邹焕 于秀云 李家胤 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期3112-3116,共5页
对准光模式变换器的基本理论和设计方法进行了讨论。以改进型等效电流理论为基础给出了Vlasov辐射器的分析方法,建立了数值模型,并进行了计算分析。继而推导了自适应相位修正Katsenelen-baum-Semenov算法,编制了相位修正反射镜自适应设... 对准光模式变换器的基本理论和设计方法进行了讨论。以改进型等效电流理论为基础给出了Vlasov辐射器的分析方法,建立了数值模型,并进行了计算分析。继而推导了自适应相位修正Katsenelen-baum-Semenov算法,编制了相位修正反射镜自适应设计分析程序。在上述理论工作的基础上,针对3mm波段TE62至TEM00准光模式变换器开展优化设计,得到了Vlasov辐射器、相位修正反射镜的相关参数,并完成了实验样品的加工和相关实验测试。结果表明:输出模式纯度大于94%,测试结果与理论计算具有良好的一致性。 展开更多
关键词 回旋管 矢量绕射理论 模式变换器 Vlasov辐射器 准光技术
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TE_(01)-TE_(11)模式变换器的迭代设计方法 被引量：7
11
作者 王强 周海京 +2 位作者 杨春 李彪 赫英毅 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期3154-3156,共3页
对模式变换器的迭代设计方法做了改进:给出了合理的迭代步长初始值取值方式;在迭代时只考虑了贡献较大的几条耦合线,而忽略了贡献小的耦合线,从而改善带宽。利用改进的迭代设计方法设计了波导直径与自由空间波长比值为2.765 5的TE01-TE1... 对模式变换器的迭代设计方法做了改进:给出了合理的迭代步长初始值取值方式;在迭代时只考虑了贡献较大的几条耦合线,而忽略了贡献小的耦合线,从而改善带宽。利用改进的迭代设计方法设计了波导直径与自由空间波长比值为2.765 5的TE01-TE11模式变换器,总长度为600mm,相对带宽为6%,中心频率转换效率为99.14%,总计算时间为40s。利用CST软件进行了仿真验证,结果吻合较好。 展开更多
关键词 模式变换器 相位重匹配法 迭代法 耦合模理论 过模波导
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9．4GHz过模光滑壁TE11-HE11模式变换器设计 被引量：7
12
作者 徐刚 余川 +2 位作者 李正红 廖勇 谢平 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期394-398,共5页
采用半径微扰的光滑壁圆波导产生HE11模,避免了常规微波领域中采用的波纹渐变转换器在高功率微波领域应用时易发生齿间打火的不足。采用基于模式耦合理论的迭代综合方法优化了不规则的半径渐变轮廓,使输出产生组成HE11模的混合模式。并... 采用半径微扰的光滑壁圆波导产生HE11模,避免了常规微波领域中采用的波纹渐变转换器在高功率微波领域应用时易发生齿间打火的不足。采用基于模式耦合理论的迭代综合方法优化了不规则的半径渐变轮廓,使输出产生组成HE11模的混合模式。并通过全电磁波仿真软件进行了对比,输出波束标量高斯含量在9.1～9.7GHz范围内均高于99.5%,功率容量4.9GW。 展开更多
关键词 高功率微波 准高斯模式 模式耦合理论 迭代综合 模式变换器
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一种新型同轴TEM-圆波导TE_(11)模式变换器 被引量：23
13
作者 刘庆想 袁成卫 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第11期1421-1424,共4页
　提出了一种新型同轴插板式模式变换器,可以实现同轴TEM到圆波导TE11模式的变换。介绍了这种模式变换器的工作原理:即通过在同轴波导中沿轴向插入金属板,将同轴TEM模变换成扇形截面波导TE11模,进而利用不同扇形截面波导中的相移改变电... 　提出了一种新型同轴插板式模式变换器,可以实现同轴TEM到圆波导TE11模式的变换。介绍了这种模式变换器的工作原理:即通过在同轴波导中沿轴向插入金属板,将同轴TEM模变换成扇形截面波导TE11模,进而利用不同扇形截面波导中的相移改变电场分布的轴对称性,在同轴波导中形成同轴TE11模,最后将同轴TE11模转换为圆波导TE11模式。基于这一原理设计了一个中心频率为3.8GHz的同轴TEM 圆波导TE11模式变换器,并进行了数值模拟。模拟结果表明:这种模式变换器可以承受高功率,中心频率上转换效率为98.5%,转换效率大于90%的带宽超过10%,在3.5～4.1GHz的频率范围内反射损耗低于0.3dB。 展开更多
关键词 模式变换器 高功率微波 同轴波导 圆波导
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W波段边廊模回旋管Vlasov模式变换器的辐射场研究 被引量：5
14
作者 王斌 刘濮鲲 耿志辉 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期109-113,共5页
采用几何光学模型详细研究了边廊模回旋管中Vlasov模式变换器的工作原理,利用等效像源模型结合矢量绕射理论分析了通过此模式变换器的辐射场.考虑W波段边廊模回旋管的具体参数,通过数值计算,讨论了通过Vlasov模式变换器后辐射波束的场... 采用几何光学模型详细研究了边廊模回旋管中Vlasov模式变换器的工作原理,利用等效像源模型结合矢量绕射理论分析了通过此模式变换器的辐射场.考虑W波段边廊模回旋管的具体参数,通过数值计算,讨论了通过Vlasov模式变换器后辐射波束的场分布特性.结果表明,Vlasov模式变换器将回旋管中的高阶边廊模式转换为自由空间的高斯模式,且远场的高斯场型较近场更好. 展开更多
关键词 回旋管 W波段 边廊模 Vlasov模式变换器
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高功率毫米波过模圆波导模式变换研究 被引量：4
15
作者 朱连轩 牛新建 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期807-810,共4页
在模式耦合理论的基础上,对过模圆波导模式变换进行了系统研究,得到了最优几何参量.采用不同的相位重匹配方法和选择相应的结构,对TM01 TE11,TE01 TM11,TE0n TE01,TE01 TE11模式变换器进行了优化分析,以此结果可设计出相应的紧凑、高效... 在模式耦合理论的基础上,对过模圆波导模式变换进行了系统研究,得到了最优几何参量.采用不同的相位重匹配方法和选择相应的结构,对TM01 TE11,TE01 TM11,TE0n TE01,TE01 TE11模式变换器进行了优化分析,以此结果可设计出相应的紧凑、高效、宽带毫米波过模圆波导模式转换器. 展开更多
关键词 圆波导 弯曲波导 模式变换 耦合波方程
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140GHz回旋管准光模式变换器的设计（英文） 被引量：3
16
作者 王斌 何红 +1 位作者 刘云龙 王虎 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期138-145,共8页
针对一种由Denisov型辐射器和第一面镜为准抛物镜的四级反射镜面系统组成的准光模式变换器开展了详细的研究和设计。利用耦合模理论和矢量绕射理论设计了波纹波导准光模式变化器,通过编写仿真程序进行数值优化完成了140GHz,TE28,8回旋... 针对一种由Denisov型辐射器和第一面镜为准抛物镜的四级反射镜面系统组成的准光模式变换器开展了详细的研究和设计。利用耦合模理论和矢量绕射理论设计了波纹波导准光模式变化器,通过编写仿真程序进行数值优化完成了140GHz,TE28,8回旋管准光模式变换器的设计。仿真结果表明,抛物面反射镜的焦距对矢量高斯效率影响较大,输出窗口处得到了较好的高斯波束,标量高斯效率达到98%,矢量高斯效率达到90%。 展开更多
关键词 准光模式变换器 回旋管 镜面系统 耦合模理论
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110GHz回旋管Denisov型准光模式变换器的研究与设计 被引量：3
17
作者 王斌 黄亮杰 +1 位作者 刘云龙 何红 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期116-120,共5页
对一种由Densiov型辐射器和四面反射镜面系统组成的准光模式变换器开展了详细的研究和设计。采用几何光学理论,分析了Denisov型辐射器的工作原理,推导了模式叠加形成高斯分布的过程。基于耦合模理论,提出了辐射器波纹波导的设计方法。针... 对一种由Densiov型辐射器和四面反射镜面系统组成的准光模式变换器开展了详细的研究和设计。采用几何光学理论,分析了Denisov型辐射器的工作原理,推导了模式叠加形成高斯分布的过程。基于耦合模理论,提出了辐射器波纹波导的设计方法。针对110GHz,TE22,6模回旋管的具体参数设计和优化了辐射器和镜面系统,编写仿真程序,对波导切口处辐射场和镜面散射场进行数值模拟。计算结果表明,输出窗口处得到较好的高斯波束,高斯效率达到95.8%,功率转换效率为94.7%。 展开更多
关键词 回旋管 准光模式变换器 Denisov型辐射器 耦合模理论 高斯波束
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回旋速调管变周期TE_(01)-TE_(11)模式变换器 被引量：2
18
作者 于新华 牛新建 姜彦南 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期2155-2158,共4页
针对蛇形圆波导变换器尺寸大和带宽窄的不足,提出了变周期蛇形圆波导模式变换器,以实现TE01到TE11模式的高效率转换。根据耦合波方程,编制了优化计算程序,对工作于30.5GHz、半径为16mm的变周期以及传统蛇形变换器几何结构分别进行了优... 针对蛇形圆波导变换器尺寸大和带宽窄的不足,提出了变周期蛇形圆波导模式变换器,以实现TE01到TE11模式的高效率转换。根据耦合波方程,编制了优化计算程序,对工作于30.5GHz、半径为16mm的变周期以及传统蛇形变换器几何结构分别进行了优化计算,得到了可实现最高模式变换效率的几何参量。计算结果表明:传统结构变换器最优长度长达1 056.97 mm,转换效率98.1%,90%以上转换带宽也仅为3.3%;变周期变换器最优长度为769.53mm,转换效率为99.3%,90%以上转换带宽为5.9%。变周期结构相对于传统结构的模式变换器具有尺寸小和带宽宽的明显优势。测试表明所提出的模式变换器具有良好的模式变换性能。 展开更多
关键词 回旋速调管 模式变换器 变周期结构 宽带
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0.42 THz-TE_(17,4)回旋管高效准光模式变换器（英文） 被引量：1
19
作者 王维 宋韬 +1 位作者 刘頔威 刘盛纲 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期840-846,共7页
针对0.42THz-TE_(17,4)模式回旋管研究了一种高效率准光模式变换器。该模式变换器由Densiov型辐射器、准椭圆镜和两个相位校正镜组成。采用了耦合波理论分析波导辐射器的工作机理,矢量绕射理论计算开口辐射器和反射镜面上的场分布,并运... 针对0.42THz-TE_(17,4)模式回旋管研究了一种高效率准光模式变换器。该模式变换器由Densiov型辐射器、准椭圆镜和两个相位校正镜组成。采用了耦合波理论分析波导辐射器的工作机理,矢量绕射理论计算开口辐射器和反射镜面上的场分布,并运用KSA算法和相位解缠绕技术对相位校正镜面进行优化设计。通过编程计算得到的数值计算结果与软件模拟结果高度一致。结果表明从Denisov型辐射器辐出射的能量经过镜面系统聚焦校正之后,在输出窗处转化为标量和矢量高斯成分分别高于99.1%和97.3%的束斑,其能量转换效率高于97.4%。 展开更多
关键词 回旋管 相位校正镜 准光模式变换器 太赫兹
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伏拉索夫模式变换器数值计算 被引量：3
20
作者 袁成卫 凌根深 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期106-110,共5页
为给伏拉索夫 (Vlasov)模式变换器的设计提供一种理论计算的方法 ,通过建立模型 ,利用矢量绕射理论经多步计算获得了Vlasov辐射器的辐射场 ,并进一步计算了该辐射场经抛物柱面反射后的场分布。数值计算与实验结果吻合良好 ,可作为Vlaso... 为给伏拉索夫 (Vlasov)模式变换器的设计提供一种理论计算的方法 ,通过建立模型 ,利用矢量绕射理论经多步计算获得了Vlasov辐射器的辐射场 ,并进一步计算了该辐射场经抛物柱面反射后的场分布。数值计算与实验结果吻合良好 ,可作为Vlasov模式变换器设计和分析的工具。 展开更多
关键词 伏拉索夫模式变换器 数值计算 高功率微波 设计
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