外文翻譯--過模彎曲圓波導(dǎo)高功率模式轉(zhuǎn)換器（譯文）

1、中文 中文 3790 字出處： 出處：Niu X J, Wang L X, Liu Y H, et al. High-power Mode Converter of Overmoded Bent Circular Waveguide[J]. Journal of Infrared Millimeter & Terahertz Waves, 2014, 35(9):732-742.過模彎曲圓波導(dǎo)高功率模式轉(zhuǎn)換器 過模彎曲圓波導(dǎo)高功

2、率模式轉(zhuǎn)換器Xin-Jian Niu & Li-Xuan Wang & Ying-Hui Liu &Xian-Neng Zhu & Xin-Hua Yu摘要 摘要 基于該模式耦合理論，TE01—TM11 模式轉(zhuǎn)換器設(shè)計并得到最佳結(jié)果。該論文中，寬帶模式指數(shù)轉(zhuǎn)換器的軸指數(shù)是最大的結(jié)構(gòu)，與軸正弦模式轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)最緊湊的中心頻率是 28 赫茲，波導(dǎo)半徑是 16 毫米。如果輸入端口和模式轉(zhuǎn)換器的輸出端口之間的彎曲

3、角度被要求為 90 °，模式轉(zhuǎn)換器，具有拋物線軸結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊，更高模式純度，以及較大的相對帶寬的特性。同時，我們發(fā)現(xiàn)，該轉(zhuǎn)換器也可以用于與在 99％以上的傳輸效率 TE11模式過渡。但是由于折彎這種結(jié)構(gòu)的角度受到限制，其中心頻率和波導(dǎo)半徑具有明顯的對應(yīng)關(guān)系。關(guān)鍵詞 關(guān)鍵詞：圓波導(dǎo)·90°彎曲·模式轉(zhuǎn)換器·轉(zhuǎn)換1 介紹 介紹振東陀螺儀在近幾年得到快速發(fā)展，因為其峰值功率，平均功率，增益

4、，效率及帶寬相對高于其他類型的振動陀螺儀管,回旋調(diào)速管總是作為電源的毫米波雷達(dá)、相控陣?yán)走_(dá)、毫米波通信系統(tǒng)高性能、受控?zé)岷巳诤舷到y(tǒng)[1]。然而，回旋速調(diào)管的輸出模式一般是 TE01?；?TE02 模式這是不方便的，因此，通常需要外接高功率模式轉(zhuǎn)換器，把它們轉(zhuǎn)化為HE11 模式。為了獲得這種模式的轉(zhuǎn)換，主要采用了兩種轉(zhuǎn)換序列[2,3]: 1. TE0n （回旋） -TE01 （低損耗傳輸） -TE11 - HE11 （天線）2. TE0

5、n （回旋） -TE01 （低損耗傳輸） -TM11 - HE11 （天線）作者在這里就使用了第一個轉(zhuǎn)換序列。TE01-TE11 圓波導(dǎo)模式轉(zhuǎn)換器效率高設(shè)計了軸蛇紋石微擾的方法。但它的實用范圍受到限制其長期的長度并且也不方便制造。因此，作者轉(zhuǎn)向第二轉(zhuǎn)換序列。在轉(zhuǎn)換序列中， TE01 - TM11 模式的轉(zhuǎn)換是關(guān)鍵 TE01 - TM11 模轉(zhuǎn)換可以通過選擇一個適合單個彎曲圓波導(dǎo)來實現(xiàn)，因為 TE01 模式和 TM11 模式具有相同的相速

6、度[4]。相關(guān)文獻(xiàn)對 TE01 - TM11 的改造已有報道[5-8]。在文獻(xiàn)中[5], 模式變換器設(shè)計和其輸入端口和輸出端口之間的角叫做柔格角。文獻(xiàn)中還記載了[6], 一個模式轉(zhuǎn)換器與軸線恒定的彎曲報道用轉(zhuǎn)換效率約 95％。正如文獻(xiàn)中呈現(xiàn)的[7]，轉(zhuǎn)換器與軸通常采用正弦曲面結(jié)構(gòu)。在我們的工作中,經(jīng)常使用各種各樣的輪廓曲線結(jié)構(gòu)(弧、指數(shù)、正弦)。數(shù)值計算得到的最優(yōu)幾何參數(shù)和模擬,意思是——,900 彎曲 TE01-TM11 模式轉(zhuǎn)換器的

7、剖面曲線優(yōu)化設(shè)計的長度、效率和帶寬結(jié)構(gòu)。因為較大的轉(zhuǎn)換器的尺寸和我們設(shè)計的高功率容量，不同波模式之間的耦合，耦合的模式的選擇，在波導(dǎo)壁和其他相關(guān)因素的多模歐姆損失被認(rèn)為是在數(shù)值校準(zhǔn)。此外，反向波也被認(rèn)為是在計算中。2. 基本方程和模式轉(zhuǎn)換原理 基本方程和模式轉(zhuǎn)換原理基于麥克斯韋的理論和正交功能擴(kuò)展理論，相應(yīng)的耦合波方程和耦合系數(shù)的一般表達(dá)式可以得到。圓形波導(dǎo)管與軸的彎曲的基本方程可以寫成是[9]：(b) 軸彎曲結(jié)構(gòu)指數(shù) (c) 軸正弦彎

8、曲結(jié)構(gòu)(d) 軸拋物線彎曲結(jié)構(gòu)3．?dāng)?shù)值模擬 ．?dāng)?shù)值模擬3.1 各種輪廓的 各種輪廓的 TE01 - TM11 模式轉(zhuǎn)換器 模式轉(zhuǎn)換器根據(jù)第 1 節(jié)中，我們采用第二種轉(zhuǎn)換序列。在這種情況下，TM11 模式是中間的模式，并且最后轉(zhuǎn)化成 HE11 模式。TE01 - TM11 模轉(zhuǎn)換器可以通過選擇一個適合單個彎曲圓波導(dǎo)為 TE01 模式和 TM11 模來實現(xiàn)具有相同的相位速度。僅有 TE11,TE12 和 TM11 模式將加上TE01 TE0

9、1 模輸入轉(zhuǎn)換器后,和寄生模式 TE21 TM21 模式會發(fā)生二次耦合。其他方式不考慮計算,因為他們的耦合能力薄弱和輸出振幅小可以忽略不計。因此，只有 TE01, TE11, TE12, TM11, TE21 和 TM21 模式被考慮在內(nèi)。如果模式轉(zhuǎn)換器與大功率容量和帶寬被要求，那么波導(dǎo)半徑必須加大。但如果波導(dǎo)半徑太大,耦合模式將會增加。轉(zhuǎn)換器的長度必須足夠長，以減少有用和無用模式之間的耦合力，但是，轉(zhuǎn)換器的長度必須足夠短，以減少的波導(dǎo)

10、和增加帶寬管壁損失。為了克服的矛盾，根據(jù)文獻(xiàn)[6] ，其他模式之間的耦合的能力將通過改變波導(dǎo)彎曲結(jié)構(gòu)來降低并且轉(zhuǎn)換效率將提高。在這里，我們分析了 TE01 - TM11 模式轉(zhuǎn)換器具有多種結(jié)構(gòu)：軸彎曲固定結(jié)構(gòu)，軸彎曲的指數(shù)結(jié)構(gòu)，軸彎曲正弦結(jié)構(gòu)。在 28GHz 的相同的中心頻率和為 16mm 的同一波導(dǎo)半徑，幾個 TE01 - TM11 模式轉(zhuǎn)換器與上述三個結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值分析和優(yōu)化，以及相關(guān)的最佳結(jié)果示于表 1：模擬結(jié)果表明，軸彎弧結(jié)構(gòu)模式

11、純度大約為 98.3 ％ ，對 TM11 模式的落后波幅約2.5635e - 11 。這種結(jié)構(gòu)的規(guī)格化模式功率示于圖 1，帶寬則如圖 2 所示。從表 1 中,我們知道它的模式純度和帶寬不如模式轉(zhuǎn)換器與其他兩個剖面曲線。我們也使用軸指數(shù)和正弦彎曲曲線優(yōu)化 TE01-TM11 模式轉(zhuǎn)換器,模式純度高。所得歸一化功率的比較圖分別示于圖 3 和圖 4。最優(yōu)模式轉(zhuǎn)換器與軸的長度指數(shù)彎曲曲線是 780 毫米,明顯長于模式轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)軸正弦 520 毫