高功率微波模式變換器的仿真設計.pdf

1、至本世紀六十年代末，高功率微波技術作為一門新興邊緣學科迅速發(fā)展起來。由于軍事以及科學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，使得這門科學以迅雷不及掩耳的速度發(fā)展起來?；匦茏鳛楦黝愋滦推骷惺种匾囊环N，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的帶寬等諸多優(yōu)勢。模式轉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準光模式變

2、換器工作原理進行分析，通過準光近似理論的研究，對Vlasov準光模式變換器的工作原理進行詳細的分析，得出了計算Vlasov模式變換器結構尺寸的計算方法。根據計算結果，設計了中心頻率為94GHz輸入模式為TE03模式的帶有一級反射面的Vlasov準光模式變換器。結果表明：轉換效率達到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行研究，結果表明，功率容量達到330MW以上，基本不會出現由于功率過高而產

3、生擊穿現象。 研究軸線彎曲與半徑微擾圓波導中的模式耦合問題，并在耦合波理論的基礎上，推導出了各類型變換器的耦合波方程組以及相應的耦合系數一般表達式。針對半徑漸變微擾波導模式變換器進行了詳細的仿真優(yōu)化設計，設計出高效、寬帶、緊湊的波導TE03-TE02-TE01模式轉換器。在此基礎上，設計了中心頻率為94GHz，直徑為18mm的半徑漸變圓波導TE03-TE02模式變換器，設計效率為98.7％，90％以上轉換效率其帶寬為4.14％。

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