W波段寬帶模式變換器研究.pdf

1、回旋行波管具有寬頻帶、高功率、高增益、高效率等優(yōu)點，在通信、雷達、電子戰(zhàn)方面應用前景廣泛，備受國內外學者的關注。但是，回旋行波管的工作模式通常為 TE0n模式，不適合遠距離傳輸和直接應用，必須將其轉換成單一線極化的HE11模式或者高斯波束。在寬頻帶下，實現(xiàn)這一轉換是推進毫米波回旋放大器應用的重要技術前提。本論文針對基于反射式金屬光柵結構的寬帶大功率模式變換器開展了深入的理論和實驗研究。主要工作內容如下：
　　1.開展了平面周期結構

2、的模匹配理論研究，推導出反射式金屬光柵的端面模匹配方程，編制了相應的光柵特性參數(shù)分析程序。并利用電磁仿真軟件，對編制的數(shù)值分析程序進行仿真驗證。
　　2.利用編制的數(shù)值計算程序，對反射式矩形光柵的色散特性開展研究。推導出TE01模極化扭轉光柵曲線分布方程，完成W波段圓波導TE01模極化扭轉光柵設計。仿真計算結果表明85GHz到105GHz頻帶范圍內，經(jīng)極化扭轉光柵后，波束線極化純度高于97％。
　　3.開展相位修正技術研究，

3、詳細推導了相位修正反射鏡的Katsenelenbaum Semenov算法（KSA），設計了相應的相位修正鏡面，并對W波段寬帶TE01-HE11模式變換器進行了整體仿真。計算結果表明：在85GHz-105GHz內（相對帶寬范圍為21.2%），輸出HE11模標量模式純度均大于95%，矢量模式純度大于92%。其中在98GHz模式純度最高，最高標量純度為97.9%，最高矢量純度97.28%。
　　4.配合實驗研究的需求，研制了 W波段寬