高功率微波模式變換器的仿真設(shè)計.pdf

1、至本世紀(jì)六十年代末，高功率微波技術(shù)作為一門新興邊緣學(xué)科迅速發(fā)展起來。由于軍事以及科學(xué)研究對各類新型器件需要更高功率、更高能量、更高頻率，在不到三十年的時間內(nèi)，使得這門科學(xué)以迅雷不及掩耳的速度發(fā)展起來。回旋管作為各類新型器件之中十分重要的一種，具有高的平均功率、高的峰值功率、極高的增益、較高的效率以及適當(dāng)?shù)膸挼戎T多優(yōu)勢。模式轉(zhuǎn)換是回旋管的極其重要的一部分，它使回旋管的能量按人們需求的方式傳輸和輻射。 本文對Vlasov準(zhǔn)光模式變

2、換器工作原理進(jìn)行分析，通過準(zhǔn)光近似理論的研究，對Vlasov準(zhǔn)光模式變換器的工作原理進(jìn)行詳細(xì)的分析，得出了計算Vlasov模式變換器結(jié)構(gòu)尺寸的計算方法。根據(jù)計算結(jié)果，設(shè)計了中心頻率為94GHz輸入模式為TE03模式的帶有一級反射面的Vlasov準(zhǔn)光模式變換器。結(jié)果表明：轉(zhuǎn)換效率達(dá)到87.36％。并利用軟件計算的方法，首次對3mm波段Vlasov模式變換器功率容量進(jìn)行研究，結(jié)果表明，功率容量達(dá)到330MW以上，基本不會出現(xiàn)由于功率過高而產(chǎn)

3、生擊穿現(xiàn)象。 研究軸線彎曲與半徑微擾圓波導(dǎo)中的模式耦合問題，并在耦合波理論的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出了各類型變換器的耦合波方程組以及相應(yīng)的耦合系數(shù)一般表達(dá)式。針對半徑漸變微擾波導(dǎo)模式變換器進(jìn)行了詳細(xì)的仿真優(yōu)化設(shè)計，設(shè)計出高效、寬帶、緊湊的波導(dǎo)TE03-TE02-TE01模式轉(zhuǎn)換器。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了中心頻率為94GHz，直徑為18mm的半徑漸變圓波導(dǎo)TE03-TE02模式變換器，設(shè)計效率為98.7％，90％以上轉(zhuǎn)換效率其帶寬為4.14％。

4、同時，半徑漸變圓波導(dǎo)TE02-TE01模式變換器，設(shè)計效率為98.4％，90％以上轉(zhuǎn)換效率其帶寬為7.83％。研究了常曲率彎曲模式變換器，采用軟件仿真的方法，設(shè)計出高效、緊湊的波導(dǎo)TM01-TE11模式轉(zhuǎn)換器，有效抑制了這類型模式變換器的寄生模式的輸出功率，提高了轉(zhuǎn)換效率。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了中心頻率為3.7GHz，直徑為8cm的雙彎曲TM01-TE11模式轉(zhuǎn)換器，設(shè)計效率為98.6％。90％以上的轉(zhuǎn)換效率其帶寬為19.1％，滿足高功率傳