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(diǎn)，在通信、雷達(dá)、電子戰(zhàn)方面應(yīng)用前景廣泛，備受?chē)?guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。但是，回旋行波管的工作模式通常為 TE0n模式，不適合遠(yuǎn)距離傳輸和直接應(yīng)用，必須將其轉(zhuǎn)換成單一線(xiàn)極化的HE11模式或者高斯波束。在寬頻帶下，實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)換是推進(jìn)毫米波回旋放大器應(yīng)用的重要技術(shù)前提。本論文針對(duì)基于反射式金屬光柵結(jié)構(gòu)的寬帶大功率模式變換器開(kāi)展了深入的理論和實(shí)驗(yàn)研究。主要工作內(nèi)容如下：
　　1.開(kāi)展了平面周期結(jié)構(gòu)

2、的模匹配理論研究，推導(dǎo)出反射式金屬光柵的端面模匹配方程，編制了相應(yīng)的光柵特性參數(shù)分析程序。并利用電磁仿真軟件，對(duì)編制的數(shù)值分析程序進(jìn)行仿真驗(yàn)證。
　　2.利用編制的數(shù)值計(jì)算程序，對(duì)反射式矩形光柵的色散特性開(kāi)展研究。推導(dǎo)出TE01模極化扭轉(zhuǎn)光柵曲線(xiàn)分布方程，完成W波段圓波導(dǎo)TE01模極化扭轉(zhuǎn)光柵設(shè)計(jì)。仿真計(jì)算結(jié)果表明85GHz到105GHz頻帶范圍內(nèi)，經(jīng)極化扭轉(zhuǎn)光柵后，波束線(xiàn)極化純度高于97％。
　　3.開(kāi)展相位修正技術(shù)研究，

3、詳細(xì)推導(dǎo)了相位修正反射鏡的Katsenelenbaum Semenov算法（KSA），設(shè)計(jì)了相應(yīng)的相位修正鏡面，并對(duì)W波段寬帶TE01-HE11模式變換器進(jìn)行了整體仿真。計(jì)算結(jié)果表明：在85GHz-105GHz內(nèi)（相對(duì)帶寬范圍為21.2%），輸出HE11模標(biāo)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(biāo)量純度為97.9%，最高矢量純度97.28%。
　　4.配合實(shí)驗(yàn)研究的需求，研制了 W波段寬