高功率微波圓波導(dǎo)模式變換研究.pdf

1、由于軍事和科學(xué)研究對(duì)更高功率、更高能量、更高頻率微波源的不斷需求，高功率微波技術(shù)就是在這種背景下在上世紀(jì)七十年代興起的一門(mén)邊緣學(xué)科。短短的幾十年這門(mén)學(xué)科得以迅猛發(fā)展并受到廣泛的重視。目前，它可以被廣泛應(yīng)用于軍事、科學(xué)研究、工業(yè)加工、新材料制備以及醫(yī)學(xué)、生物等多方面領(lǐng)域。 高功率微波系統(tǒng)通常包括高功率微波源輸入耦合諧振腔系統(tǒng)、高功率微波傳輸系統(tǒng)、輸出耦合系統(tǒng)、波模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、天線(xiàn)發(fā)射和接收系統(tǒng)等等。每個(gè)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)性能對(duì)整個(gè)高功率微

2、波系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用。高功率微波模式變換在高功率微波傳輸和發(fā)射過(guò)程中扮演了非常重要的角色，它使高功率微波源的能量得以有效的傳輸和輻射，因此具有非常重要的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。本論文是在回旋管科研項(xiàng)目的資助下，對(duì)幾種高功率微波源特別是回旋管的模式轉(zhuǎn)換部分作了全面深入的理論研究和數(shù)值模擬，設(shè)計(jì)加工的模式變換器已經(jīng)成功應(yīng)用于本教研室的科研試驗(yàn)中。本論文的主要工作如下： 1．分析了高功率微波模式變換在微波傳輸系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用以及從微波

3、源輸出到天線(xiàn)發(fā)射模式的幾個(gè)不同的變換序列的變換過(guò)程。 2．通過(guò)耦合波理論導(dǎo)出的耦合波方程及相應(yīng)的耦合系數(shù)研究了半徑漸變和軸線(xiàn)彎曲的過(guò)模圓波導(dǎo)中模式耦合問(wèn)題，特別詳細(xì)推導(dǎo)了彎曲圓波導(dǎo)模式變換器中的輸出模式的相對(duì)功率值和功率轉(zhuǎn)換效率的一般表達(dá)式。 3．采用龍格庫(kù)塔法對(duì)耦合波方程進(jìn)行數(shù)值求解，優(yōu)化出在不同頻率和帶寬條件下模式變換器的最優(yōu)幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)。采用不同的幾何結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的相位重匹配方法，設(shè)計(jì)出高效、寬帶和緊湊的過(guò)模圓波導(dǎo)模