過模轉變波導的研究.pdf

1、高功率微波技術是在上世紀七十年代興起的一門新興學科。在短短的幾十年里，這門學科得以迅猛發(fā)展并受到廣泛的重視。目前，被廣泛應用于軍事、科學研究、工業(yè)加工、新材料制備以及醫(yī)學、生物等多方面領域。
　　 隨著高功率微波技術的發(fā)展，適用于高功率微波傳輸系統(tǒng)中的饋線，與一般饋線相比，要求能更進一步承受高功率。因而，在高功率微波的饋線系統(tǒng)中，常采用功率容量較高的波導元件，并且在波導內部避免使用介質。圓波導和同軸波導是兩種常用的微波元件，廣泛

2、應用于高功率微波系統(tǒng)中。例如相對論返波管、錐形慢波結構發(fā)生器等采用圓波導提取微波的器件輸出的微波模式為圓波導TM01模；如渡越管、相對論速調管等采用同軸波導提取微波的器件輸出的微波模式為同軸TEM模。TM01模不是圓波導內的最低階模，必須在過模波導內傳輸：同軸波導傳輸TEM模時由于需要提高功率容量，一般也采用過模波導進行傳輸。在過模波導內傳輸的模式，若在傳輸過程中遇到波導轉彎，很容易引發(fā)其他模式，從而降低自身傳輸效率。為避免或減小轉彎波

3、導中雜模的產生，保證輸出模式與輸入模式的一致性，是應用中亟需解決的一個困難，具有重要的研究價值和應用價值。
　　 鑒于此背景，本文對過模圓轉彎波導和過模同軸轉彎波導進行了理論分析，設計了轉彎45度的過模圓轉彎波導和轉彎45度的過模同軸轉彎波導，并分別進行了數值模擬和實驗研究。
　　 本論文主要工作如下：
　　 1.分析了轉彎波導的研究現狀。
　　 2.過模圓轉彎波導的設計。通過對圓波導和半圓波導的理論分析

4、，設計了一種過模圓轉彎波導。其設計思路為沿過模圓轉彎波導的轉彎平面插入一塊金屬板，將圓波導轉換為兩個半圓波導。圓波導TM01模在半圓波導中轉換為半圓波導TE11模，經轉彎傳輸后，重新將半圓波導TE11模轉換為圓波導TM01模，從而實現圓波導TM01模的轉彎傳輸，并對該過模圓轉彎波導進行了數值模擬。在此基礎上設計了一種同軸TEM-圓TM01模式變換器，作為圓波導TM01模的激勵源，并對按照優(yōu)化尺寸加工的過模圓轉彎波導進行了實驗研究。

5、>　　 3、過模同軸轉彎波導的設計。通過對同軸波導和180度扇形波導的理論分析，設計了一種過模同軸轉彎波導。其設計思路為沿轉彎平面插入一塊金屬板，將同軸波導轉換為兩個180度扇形波導。同軸波導TEM模在扇形波導中轉換為扇形波導TE11模，經轉彎傳輸后，重新將扇形波導TE11模轉換為同軸波導TEM模，從而實現過模同軸波導TEM模的轉彎傳輸，并對該過模同軸轉彎波導進行了數值模擬。
　　 4、過模同軸轉彎的優(yōu)化設計。由于上述過模同軸