【摘要】：高功率微波系統(tǒng)可拆解為三大部分,第一部分是微波源,該部分控制著整個(gè)系統(tǒng)性能,其重要性堪比人體中的心臟;第二部分是傳輸微波,其作為橋梁連接前后兩個(gè)部分,一方面約束著第一部分的性能發(fā)揮,另一方面提供匹配饋源給第三部分,它還影響著整個(gè)系統(tǒng)的大小、效率以及輸出的微波模式;第三部分是發(fā)射和接收微波。實(shí)際應(yīng)用GW級(jí)的高功率微波,首先需要微波源輸出功率能達(dá)到這一水平,其次要求傳輸過程中能保持這一水平,而前者已能實(shí)現(xiàn),因此需要解決的問題就是保證高功率微波的高效傳輸。本文圍繞如何抑制傳輸過程中的高次模式展開研究,對(duì)高功率微波傳輸系統(tǒng)測(cè)量所需的耦合器、模式轉(zhuǎn)換所需的緊湊型同軸模式轉(zhuǎn)換器和相位控制所需的移相器分別開展了理論分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和仿真研究。論文的主要工作如下:1.以小孔耦合理論、相位疊加原理以及等間距切比雪夫分布為基礎(chǔ)確定選模耦合器的副波導(dǎo)、孔間距及孔大小,利用仿真研究了耦合器中孔高度與耦合度的聯(lián)系以及孔個(gè)數(shù)對(duì)耦合器技術(shù)指標(biāo)的影響,最終得到X波段TM_(01)模耦合器的具體結(jié)構(gòu),其定向性能優(yōu)越且能同時(shí)抑制TM_(02)和TE_(11)兩種模式。利用相同的方法還設(shè)計(jì)并冷測(cè)了S波段TM_(01)模耦合器,并將冷測(cè)結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。2.理論推導(dǎo)了同軸波導(dǎo)內(nèi)相關(guān)模式截止波長(zhǎng)的計(jì)算公式,根據(jù)相關(guān)參數(shù)繪制了TM_(01)模和TE_(n1)模對(duì)應(yīng)的本征方程曲線,并提出了圓波導(dǎo)TM_(01)-圓極化同軸TE_(11)模式變換器結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)沒有引入任何介質(zhì),能實(shí)現(xiàn)高次模抑制,利用仿真研究了該模式變換器中不同參數(shù)對(duì)其轉(zhuǎn)換效率的影響,該結(jié)構(gòu)輸出和系統(tǒng)共軸,縱向長(zhǎng)度約3-4個(gè)波長(zhǎng),更利于高功率微波輻射系統(tǒng)的緊湊化設(shè)計(jì),且能工作在過模狀態(tài)下,解決了高頻段下功率容量較低的問題。3.根據(jù)同軸TE_(31)模式與同軸TE_(11)模式的電場(chǎng)極化方向分布特點(diǎn),提出了同軸TE_(31)-同軸TE_(11)模式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu),并通過改變輸出端同軸波導(dǎo)內(nèi)外半徑尺寸、增加雜模抑制桿、設(shè)置錐形漸變等方法抑制高次模傳輸、減小微波反射,從而提高模式轉(zhuǎn)換效率。該方式也可能適用于同軸TE_(21)或同軸TE_(41)模式向同軸TE_(11)模式轉(zhuǎn)換。4.首次設(shè)計(jì)了X波段高功率微波TEM模式移相器,其相移原理通過具體的理論進(jìn)行了推導(dǎo)說明,并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。該移相器克服了傳統(tǒng)的移相器功率容量的限制,可用于對(duì)輸出的TEM模式微波直接進(jìn)行相位調(diào)節(jié)并合成。
【圖文】：

6孔雙組選模耦合器的電場(chǎng)分布圖

S波段TM01選模耦合器電場(chǎng)分布圖
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN015

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本文編號(hào)：2627231