【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。實際應用GW級的高功率微波,首先需要微波源輸出功率能達到這一水平,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,對高功率微波傳輸系統(tǒng)測量所需的耦合器、模式轉換所需的緊湊型同軸模式轉換器和相位控制所需的移相器分別開展了理論分析、結構設計和仿真研究。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確定選模耦合器的副波導、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)系以及孔個數(shù)對耦合器技術指標的影響,最終得到X波段TM_(01)模耦合器的具體結構,其定向性能優(yōu)越且能同時抑制TM_(02)和TE_(11)兩種模式。利用相同的方法還設計并冷測了S波段TM_(01)模耦合器,并將冷測結果與仿真結果進行了對比分析。2.理論推導了同軸波導內(nèi)相關模式截止波長的計算公式,根據(jù)相關參數(shù)繪制了TM_(01)模和TE_(n1)模對應的本征方程曲線,并提出了圓波導TM_(01)-圓極化同軸TE_(11)模式變換器結構,該結構沒有引入任何介質(zhì),能實現(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)對其轉換效率的影響,該結構輸出和系統(tǒng)共軸,縱向長度約3-4個波長,更利于高功率微波輻射系統(tǒng)的緊湊化設計,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)模式的電場極化方向分布特點,提出了同軸TE_(31)-同軸TE_(11)模式轉換結構,并通過改變輸出端同軸波導內(nèi)外半徑尺寸、增加雜模抑制桿、設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)模式轉換。4.首次設計了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行了推導說明,并進行了仿真驗證。該移相器克服了傳統(tǒng)的移相器功率容量的限制,可用于對輸出的TEM模式微波直接進行相位調(diào)節(jié)并合成。
【圖文】：

6孔雙組選模耦合器的電場分布圖

S波段TM01選模耦合器電場分布圖
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN015

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本文編號：2627231