高功率過(guò)模圓波導(dǎo)模式變換器的研究.pdf

1、高功率微波在社會(huì)、軍事的各個(gè)方面發(fā)揮著十分重要的作用，例如高功率微波武器、等離子體加熱、醫(yī)用核磁共振等各類科研、軍事工程。而高功率微波系統(tǒng)的運(yùn)作必然離不開高功率微波的傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)。本篇論文主要是對(duì)兩大方面的研究，包括模式變換器和模式過(guò)渡器，模式變換器即通過(guò)調(diào)整波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，將某個(gè)模式向另外一個(gè)不同模式進(jìn)行變換的器件，反之，過(guò)渡器則是通過(guò)改變波導(dǎo)結(jié)構(gòu)參數(shù)，將某個(gè)模式從輸入端口到輸出端口進(jìn)行傳輸?shù)钠骷?。本文分別研究了 TE01可調(diào)擬合函數(shù)型過(guò)渡器、

2、TE01-TM11正弦型模式變換器、半徑周期漸變的 TE02-TE01模式變換器以及7次方開槽結(jié)構(gòu)TM11-HE11模式變換器，以上模式變換器和過(guò)渡器結(jié)構(gòu)的仿真及實(shí)物圖均給出。同時(shí)，作者還對(duì)TE11-HE11模式變換器做了理論研究。
　　本文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　分別闡述了軸線彎曲，半徑不變的圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和半徑隨軸線漸變的圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的模式轉(zhuǎn)換原理。以空間無(wú)源麥克斯韋方程組為基礎(chǔ)，分別推導(dǎo)出了空間耦合的傳輸線方程以及耦合系數(shù)C

3、??m?n???mn?。
　　以耦合波理論為基礎(chǔ)，基于MATLAB對(duì)工作于24.13GHz，半徑16mm的模式過(guò)渡器進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，并對(duì)過(guò)渡器的各類函數(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量計(jì)算以及相互比較，最終獲得相對(duì)較好的結(jié)構(gòu)參量。將上述模型通過(guò)CST進(jìn)行仿真驗(yàn)證，最終結(jié)果表明仿真與數(shù)值計(jì)算程序結(jié)果具有一致性。同時(shí)給出了該種結(jié)構(gòu)的加工實(shí)物圖。
　　以耦合波理論為基礎(chǔ)，通過(guò)數(shù)值計(jì)算程序，對(duì)一個(gè)工作于24.13GHz的半徑呈雙周期漸變的TE02-TE

4、01模式轉(zhuǎn)換器進(jìn)行優(yōu)化分析，最終HFSS的仿真結(jié)果證明設(shè)計(jì)正確性。此外設(shè)計(jì)了一款工作于35GHz的軸線呈彎曲結(jié)構(gòu)的TE01-TM11模轉(zhuǎn)，通過(guò)比較各類型結(jié)構(gòu)，最終選定的正弦彎曲結(jié)構(gòu)有較高轉(zhuǎn)化效率及較短結(jié)構(gòu)。同時(shí)還對(duì)橫向開槽波紋波導(dǎo)的耦合系數(shù)、混合模的特征值進(jìn)行了研究。根據(jù)耦合波理論，編寫了TE11-HE11模式變換的數(shù)值計(jì)算程序，并進(jìn)行仿真驗(yàn)證，表明程序具備一定適用性。另外，通過(guò)HFSS設(shè)計(jì)了一款工作于35GHz的TM11-HE11模式