双频及多频高功率微波源研究

高功率微波技术是高功率微波武器的关键技术之一，而高功率微波源是各种高功率微波系统的核心部件。用频率相近的双频或多频高功率微波波束产生拍频后用于攻击电子系统，效应阈值将大大下降。本项目研究双频及多频高功率微波源的机理。通过建立相关理论模型，开展线性和非线性的理论研究，对双频及多频微波信号产生的物理机理、形成过程、电子束与微波在高频结构内的线性及非线性作用等基本物理过程进行深入的理论分析和实验研究，并采用数值方法和粒子模拟方法，分析探讨双频及多频微波信号的物理过程，优化和完善双频及多频微波源的高频结构，研制双频及多频微波源和其实验系统，进行双频及多频实验，对双频及多频微波源的微波信号的功率、频率、效率等微波源重要参量进行测量。本项目的研究成果及解决的关键技术，为发展新型实用的高功率微波源奠定了理论和实验基础，是高功率微波研究又一个新兴的研究方向。

本项目开展了双频及多频微波信号输出物理过程的机理和模拟研究。采用解析理论与数值计算相结合的方法，完成双频及多频微波源模拟程序编制，研究了器件中电子注与微波互作用非线性过程，编制了同轴双波纹慢波结构双频相对论返波管色散特性程序，能根据所需输出频率给出慢波结构的初步尺寸，根据慢波结构尺寸给出输出双频及多频的具体数值，并据此设计出约10种输出效果较好双频及多频高功率微波源。本项目也开展了双频及多频微波源的实验验证研究，利用理论研究和计算模拟优化的结果，优化设计、加工双频及多频微波源原型，在脉冲线加速器上进行了双频微波输出实验，对输出微波双频频率，微波模式，微波功率重要参量进行了测试，实验表明一个微波源能够同时输出双频微波，微波频率为10.0GHz和10.5GHz，模式为TM01，输出微波平均功率510MW，为双频及多频拍波微波在高功率微波技术上的应用奠定坚实的基础。