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等离子体技术在高功率微波防护中的应用

作　者: 杨耿
导　师: 谭吉春
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 光学
关键词: 高功率微波武器 防护 等离子体 限幅器 双层防护窗 级联
分类号: O539
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


为保护电子设备不受高功率微波破坏,本文研究等离子体技术在高功率微波武器防护方面的应用,主要包括以下内容:基于等离子体在高功率微波武器防护方面的特点:触发时间短、功率容限高等,提出“等离子体防护”概念,其中包括“波导等离子体限幅器”和“双层等离子体防护窗”两种防护手段。为完善防护效果,提出“级联防护”措施。1.提出“波导等离子体限幅器”防护措施。以典型尺寸波导为例,定量计算限幅器气体击穿场强和击穿时间,讨论限幅器气体参数选取原则及限幅器防护高功率微波武器的可行性。结果表明:对频率较低(小于十几GHz)的高功率微波,填充Xe(压强1 torr)的限幅器,能在大约14 ns内被高功率微波击穿形成等离子体,反射微波能量,保护敏感电子设备。2.依据等离子体衰减微波实验结果,提出“双层等离子体防护窗”。定量研究高功率微波经过防护装置后剩余功率与初始入射功率的关系,分析双层等离子体防护窗防护高功率微波武器的可行性。结果表明:不同频率的高功率微波透射过防护模型后其能量均被有效衰减,剩余功率与初始入射功率的比值在0.3%～2.7%之间。3.针对“波导等离子体限幅器”和“双层等离子体防护窗”在防护高功率微波武器中可能存在能量泄漏的问题,提出“级联防护”的改进措施,定量分析级联防护装置的防护效果。结果表明:对泄漏相对严重(由限幅器响应时间引起)的波导等离子体限幅器,经过级联防护后,高功率微波的最后透射功率可以被抑制在0.4 W以下。本文提出的“等离子体防护”概念,对高功率微波武器防护技术具有参考价值。

全文目录


摘要  8-9
ABSTRACT  9-10
第一章 绪论  10-12
  1.1 研究意义及本课题的主要任务  10-11
  1.2 本文主要内容  11-12
第二章 等离子体防护技术的提出  12-19
  2.1 等离子体技术及其在高功率微波防护中的应用  12-13
    2.1.1 国外研究动态  12
    2.1.2 国内研究动态  12-13
  2.2 等离子体防护技术分类  13
  2.3 等离子体防护高功率微波的特点  13-14
  2.4 等离子体与微波的相互作用  14-18
    2.4.1 等离子体基本概念  14
    2.4.2 微波与等离子体相互作用模型  14-15
    2.4.3 等离子体对微波的反射和吸收  15
    2.4.4 微波透射功率讨论  15-17
    2.4.5 等离子体衰减系数α的计算  17-18
  2.5 本章小结  18-19
第三章 波导等离子体限幅器  19-29
  3.1 波导等离子体限幅器原理  19
  3.2 气体击穿方程  19-22
  3.3 气体击穿参数计算及讨论  22-28
    3.3.1 气体击穿场强E_(BL)和E_(BH)计算  22-24
    3.3.2 关于气体击穿场强的讨论  24-25
    3.3.3 等离子体限幅器响应时间计算  25-27
    3.3.4 关于气体击穿时间的讨论  27-28
  3.4 本章小结  28-29
第四章 双层等离子体防护窗  29-41
  4.1 微波衰减实验及防护模型提出  29-30
  4.2 防护效果计算及分析  30-33
    4.2.1 防护模型前表面电磁波的反射  31
    4.2.2 电磁波经过计算模型后的透射功率  31-32
    4.2.3 防护结构层数对防护效果的影响  32-33
  4.3 模型防护效果评价  33-34
  4.4 双层等离子体防护结构实现  34-38
    4.4.1 表面波等离子体  34
    4.4.2 表面波等离子体技术应用  34-35
    4.4.3 表面波等离子体防护方案  35-37
    4.4.4 表面波等离子体防护可行性评估  37
    4.4.5 表面波等离子体防护方案特点  37-38
  4.5 高功率微波对等离子体防护器件的加热效应  38-40
    4.5.1 等离子体频率对透射功率的影响  38-39
    4.5.2 电子碰撞频率对透射功率的影响  39-40
  4.6 本章小结  40-41
第五章 级联防护  41-47
  5.1 波导等离子体限幅器泄漏功率讨论  41-43
    5.1.1 对由阈值场强造成的功率泄漏计算  41-42
    5.1.2 对由响应时间t造成的功率泄漏计算  42-43
  5.2 双层等离子体防护窗泄漏功率讨论  43
  5.3 级联式防护装置性能分析  43-45
    5.3.1 PIN限幅器分析  43-45
    5.3.2 级联措施性能评估  45
  5.4 本章小结  45-47
结束语  47-48
  一、本文的主要工作和创新点  47
  二、本文存在的不足和待改进之处  47-48
附录A  48-52
附录B  52-56
参考文献  56-60
致谢  60-61
作者在硕士阶段发表的学术论文  61

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 等离子体物理学 > 等离子体物理的应用
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