回旋器件的模式變換與冷測的研究.pdf

1、現(xiàn)代軍事和科學(xué)研究的發(fā)展，對于更高功率、更高頻率以及更高能量微波源的需求越來越迫切，使得高功率微波技術(shù)得以迅猛發(fā)展。其被廣泛應(yīng)用于軍事裝備、科學(xué)研究、新材料研制以及醫(yī)學(xué)、生物等多方面領(lǐng)域。回旋行波管是一種重要的新型毫米波器件，由于具有高峰值功率、高平均功率、高增益、高效率等優(yōu)點，作為通信及電子對抗、毫米波雷達(dá)等系統(tǒng)的功率源，受到了廣泛的重視。
　　高功率微波系統(tǒng)一般包括以下幾個系統(tǒng)：輸入耦合耦合器系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、輸出耦合系統(tǒng)、波模

2、轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、天線發(fā)射以及接收系統(tǒng)等。各個子系統(tǒng)的性能對整個高功率微波系統(tǒng)都有著至關(guān)重要的作用。在微波的傳輸和發(fā)射過程中，模式變換能使高功率微波源的能量有效的傳輸和輻射，對于高效率傳輸微波能量起到了至關(guān)重要的作用，具有非常重要的研究價值和應(yīng)用價值。微波冷測技術(shù)可以提前了解并驗證回旋器件的元件的相應(yīng)性能，及時發(fā)現(xiàn)器件設(shè)計中存在的不足，可以縮短整管的設(shè)計周期。正是基于模式變換器的重要性，本文對 TE01-TE11-HE11模式變換段進行了深入的

3、理論研究和仿真模擬，設(shè)計加工的TE01-TE11的模式變換器已經(jīng)通過了實驗驗證，并成功地應(yīng)用于了本教研室的科研試驗中。此外，還研究了對回旋器件中的輸入耦合器、輸出窗以及介質(zhì)的衰減的測試?yán)碚?。本論文的主要工作如下?br>　　1.對高功率微波技術(shù)和回旋行波管的發(fā)展、高功率微波傳輸以及發(fā)射系統(tǒng)以及模式轉(zhuǎn)換器技術(shù)的發(fā)展、研究現(xiàn)狀、研究方法及其研究進展進行了系統(tǒng)的論述。
　　2.系統(tǒng)的研究了以TE11為中間轉(zhuǎn)換模式的模式變換鏈，并由耦合波

4、理論導(dǎo)出了軸線彎曲模式變換器的耦合波方程以及耦合系數(shù)，詳細(xì)地研究了軸線彎曲模式變換器的變換問題，提出了提高轉(zhuǎn)換效率的方法。
　　3.采用四階龍格庫塔法以及相位重匹配技術(shù)對軸線彎曲模式變換器進行了數(shù)值優(yōu)化，給出了Q波段和W波段的不同優(yōu)化結(jié)果，得出了模式變換器長度與帶寬及轉(zhuǎn)換效率的關(guān)系。同時對模式變換器進行了驗證及誤差分析研究，仿真驗證與熱測實驗驗證的結(jié)果都與數(shù)值優(yōu)化結(jié)果一致性較好，并得出了結(jié)構(gòu)參數(shù)和長度的微小變化對轉(zhuǎn)換效率的影響很小

5、，而模式變換器半徑的變化對轉(zhuǎn)換效率影響相對較大的結(jié)論，為實際工作中誤差的控制提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。
　　4.詳細(xì)論述了TE11-HE11模式變換器的發(fā)展，對比了傳統(tǒng)波紋波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和半徑漸變喇叭結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點，并對兩種結(jié)構(gòu)進行了理論研究，為以后的研究提供了理論基礎(chǔ)。
　　5.詳細(xì)論述了回旋器件的冷測實驗，論述了輸入耦合器、輸出窗以及介質(zhì)在回旋器件高頻結(jié)構(gòu)中的作用以及主要性能指標(biāo)，并給出了相應(yīng)的測試原理、測試平臺及測試結(jié)果與仿真結(jié)果