高功率微波傳輸與模式變換研究.pdf

1、高功率微波系統(tǒng)主要包括高功率微波源、高功率微波模式轉(zhuǎn)換及傳輸系統(tǒng)、微波的發(fā)射和接收系統(tǒng)等組成。本論文研究的微波傳輸與模式變換系統(tǒng)對(duì)于整個(gè)微波系統(tǒng)的微波輸出方式、工作模式、尺寸結(jié)構(gòu)和能否高效工作都起著非常重要的作用。傳輸系統(tǒng)主要有過(guò)渡器和模式變換系統(tǒng)組成,為發(fā)射系統(tǒng)提供匹配的饋源。過(guò)渡器主要用于微波傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的匹配,而模式變換器主要是實(shí)現(xiàn)工作模式的匹配,它們都是靠調(diào)節(jié)傳輸結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)匹配要求。本文主要是對(duì)圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的模式變換器及過(guò)渡器作了比

2、較全面的研究。包括軸線彎曲結(jié)構(gòu)、半徑漸變結(jié)構(gòu)的模式變換器和過(guò)渡器,以及波紋波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的輻射系統(tǒng)。本文利用數(shù)值分析設(shè)計(jì)了多種結(jié)構(gòu)的模式變換器和過(guò)渡器。本文是在回旋管項(xiàng)目組的資助下,設(shè)計(jì)了一款軸線拋物線彎曲結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)模式變換器,已加工并正進(jìn)行相關(guān)測(cè)試。
　　本論文的主要工作和研究成果如下:
　　1.根據(jù)耦合波理論,對(duì)過(guò)模軸線彎曲圓波導(dǎo)、半徑漸變波導(dǎo)和波紋波導(dǎo)的模式耦合問(wèn)題進(jìn)行了理論分析,導(dǎo)出了耦合波傳輸線方程及相應(yīng)的耦合系數(shù)表達(dá)式

3、。
　　2.根據(jù)波導(dǎo)耦合原理,編制了上述波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的數(shù)值計(jì)算程序。利用該程序驗(yàn)證了課題組實(shí)驗(yàn)獲得參數(shù),同時(shí)將該程序的計(jì)算結(jié)果跟仿真軟件的仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。對(duì)比后表明程序的高度正確性。該程序計(jì)算速度快,可以快速獲得最優(yōu)幾何參數(shù),為以后設(shè)計(jì)相關(guān)的波導(dǎo)模式變換器及過(guò)渡器提供了極大地方便。
　　3.采用多種輪廓結(jié)構(gòu)(圓弧、正弦、指數(shù)、高斯、立方、蛇形、拋物線)對(duì)多種過(guò)模彎曲模式變換器進(jìn)行了研究,包括TM01-TE11、TE01-TM1

4、1和TE01-TE11模式變換器。并研究了波導(dǎo)端口間輸入輸出平行和垂直結(jié)構(gòu)的模式變換器和過(guò)渡器。另外加工了一種拋物線結(jié)構(gòu)的TE01-TM11模式變換器。
　　4.應(yīng)用多種輪廓曲線研究了一種工作頻率為420GHz、半徑漸變的過(guò)渡器。當(dāng)采用一種可調(diào)擬合函數(shù)設(shè)計(jì)這種過(guò)渡器能夠在尺寸上大為縮短,具有較好的應(yīng)用前景。
　　5.對(duì)TE11-HE11波紋直波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的模式變換器進(jìn)行了研究,該種結(jié)構(gòu)輸出的高斯模優(yōu)于采用光滑漸變結(jié)構(gòu)輸出的準(zhǔn)高斯