W波段边廊模准光回旋管关键技术的研究

近年来，由于非致命性毫米波武器在杀伤性、经济性、易部署、易操作等方面的突出优势，使非致命性毫米波武器成为当前各军事大国争相进行研发和部署的热点，其高功率毫米波源采用的是W波段边廊模准光回旋管，边廊模准光回旋管的优点主要表现为功率容量大、整管效率高、结构紧凑、输出模式便于发射系统应用等方面。.本项目通过对W波段边廊模准光回旋管的磁控注入式电子枪的电子光学系统、准光模式变换输出系统、回旋管的三维粒子模拟仿真和回旋管高效降压收集极等方面关键技术的研究，比较全面系统的建立起边廊模准光回旋管有效的理论分析方法和模拟仿真、设计手段，开展W波段边廊模准光回旋振荡管的研制，从而进一步推动我国非致命性毫米波武器系统的研制和发展，提升我国在区域目标安全性方面的防御能力；同时也为我国发展更高频段和更高功率水平的回旋管器件奠定坚实的基础。

由于非致命性毫米波拒止系统在安全性、经济性、易部署、易操作等方面的突出优势，使非致命性毫米波拒止系统成为当前大国争相进行研发和部署的热点，其高功率毫米波源采用的是W波段边廊模准光回旋管。此外，开展新型能源探索的国际大科学工程ITER计划和市场对太赫兹源的需求也直接推动着边廊模回旋振荡管向更高功率水平和更高频段方向发展。边廊模准光回旋管的优点主要表现为功率容量大、整管效率高、结构紧凑、输出模式便于发射系统应用等方面。.本项目主要对W波段边廊模准光回旋管的电子光学系统、准光模式变换系统、注-波互作用电路的三维粒子模拟仿真、高功率毫米波输出窗和降压收集极等几方面的关键技术进行了研究。.回旋管磁控注入式电子枪的性能是与工作磁场位形紧密相关的，电子光学系统的研究主要是在特定的工作磁位形下，以电子光学理论为基础，利用电子光学仿真软件对电子枪的电场边界条件进行设计和优化，以获得低速度零散和所需速度比的电子束。.由于回旋管准光模式变换系统的电大尺寸特性，采用商用高频仿真软件开展三维模拟仿真需要大量的计算资源和计算机时，用于准光输出系统的参数优化和指导设计基本上是不可行的。因此，基于电磁场的几何光学理论和矢量绕射理论从机理层面对准光模式变换系统进行了研究分析，在此基础上完成了公式推导、物理建模和计算程序的编写，编写了模拟仿真程序（GQOMC V1.0）。利用GQOMC程序对准光模式变换系统进行了数值计算，并与相关文献结果进行了对比验证，结果吻合的比较好；应用GQOMC程序完成了W波段回旋振荡管准光模式变换系统的设计和部件加工。.在电子回旋脉塞的自洽非线性理论的基础上对回旋振荡管的注-波互作用电路进行了参数设计和模拟仿真，并应用粒子模拟（PIC）软件对设计的注-波互作用电路进行了验证和修正。在设计的工作磁位形下，对回旋管电子束的散焦、收集极扫描线包系统进行了模拟仿真和分析。.通过对W波段边廊模准光回旋管关键技术的研究初步系统的建立起边廊模准光回旋管有效的理论分析方法、模拟仿真和设计手段，对推动我国非致命性毫米拒止系统的研制和发展，提升我国在区域目标安全性方面的防御能力具有重要意义；同时也为我国发展更高频段和更高功率量级的回旋管器件奠定了坚实的基础。.发表相关研究论文29篇，其中期刊论文14篇，会议论文15篇，申请国家发明专利2项，申请软件著作权登记1项。