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。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?shù)膸挼戎T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(jù)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(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(shù)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