【摘要】：高功率微波系統(tǒng)通常由脈沖功率子系統(tǒng)、高功率微波源、傳輸子系統(tǒng)和發(fā)射子系統(tǒng)等部件組成。隨著相關技術的發(fā)展,高功率微波源的峰值輸出功率不斷提高,相應地對后級的傳輸與發(fā)射系統(tǒng)的性能要求也逐步提高。目前在應用中技術較為成熟的高功率微波發(fā)射部件是大口徑反射面天線,該類天線結構簡單、增益較高、適應工作頻帶較寬,但其機械式波束掃描方式的響應速度較慢,難以實現(xiàn)共形安裝。相比于反射面天線,相控陣天線具有無慣性快速電掃、波束形狀捷變等優(yōu)點。功分器、移相器及發(fā)射天線的性能,直接決定了發(fā)射系統(tǒng)的增益、效率、掃描范圍及精度。研究具有高功率、低插損特性的功分移相網(wǎng)絡和高輻射效率天線結構,具有較高的理論意義和實用價值。本文首先研究了高功率平面化多路功分器的設計方法。根據(jù)扇形波導特定模式沿周向均勻分布的特性,提出了多路等分功分器設計方案。其中,通過調(diào)整輸出通道圓心角提高了輸出的幅度一致性;同時,引入調(diào)相結構提高了輸出相位一致性,對相關方法做了理論分析和仿真驗證。根據(jù)所提設計方法設計了一種x波段48路平面化波導功分器,并對其傳輸特性開展了實驗研究。結果表明:功分器傳輸效率達到95.7%,輸出功率一致性達到0.28dB,相位平衡度為4.6°,功率容量達到2.7GW,該方案可以滿足高功率應用中的平面化多路輸出、等幅同相等性能要求。其次,研究了高功率、高口徑效率漏波波導天線的設計方法,對傳統(tǒng)漏波天線設計理論進行總結,結合高口徑效率條件對天線設計的影響對設計過程進行改進,給出了側邊加載金屬柱型波導漏波天線的具體設計方法。根據(jù)所提方法設計了一種X波段48路波導漏波天線,加工了天線樣件,通過實驗驗證所提天線結構的輻射特性。漏波天線在工作頻段內(nèi)的回波損耗優(yōu)于25dB,中心頻點處的增益達到38.75dB,相應的口徑效率達到80.7%,功率容量為3.1GW。再次,基于半導體光電效應提出了一種非接觸式高功率波導移相器設計方案,對光控移相器的工作原理做了理論分析,給出了移相器移相量和插損關于半導體電導率和結構尺寸參數(shù)的理論公式。利用可獲得的半導體材料和光源,通過實驗手段確定了能夠實現(xiàn)大角度相移的半導體材料和光源組合,并對光控移相器設計方案的可行性進行實驗驗證。最后,對高隔離度波導合路器的設計方法進行了理論研究,基于三端口網(wǎng)絡分析的相關理論提出了三種提高合路器隔離度的設計方法;對波導-同軸魔T結構的合路器進行了等效電路建模,并推導了其中等效電路元件參數(shù)的解析表達式;同時,基于常規(guī)3dB混合環(huán)結構,提出具有緊縮截面特性的高隔離度波導合路器設計方案,研制出一種工作于X波段的四路同軸-波導功率合成器,合成效率達到98.9%,相對帶寬12%,隔離度優(yōu)于22dB,橫截面尺寸為0.71λ×0.74λ,功率容量達到13.7kW,以上結果表明該方案實現(xiàn)了高功率條件下的緊縮截面功率合成功能。
【圖文】：

邐（ｂ）等離子體加熱邐（ｃ）高能加速器逡逑圖１．１高功率微波典型應用逡逑高功率微波系統(tǒng)通常由脈沖功率子系統(tǒng)、高功率微波源、傳輸與饋電網(wǎng)絡和逡逑高功率發(fā)射子系統(tǒng)等部件組成［６］。隨著技術的不斷發(fā)展，高功率微波源的輸出逡逑峰值功率不斷提高，其對后級的傳輸與發(fā)射系統(tǒng)性能的要求也逐步提高。目前應逡逑用較廣泛的高功率微波發(fā)射系統(tǒng)是單饋源大口徑反射面天線，該類天線具有較高逡逑增益，可以通過機械轉動的方式實現(xiàn)波束掃描，但由于反射面為大口徑拋物面，逡逑給設計、加工及組裝帶來較大困難，且機械式波束掃描響應速度較慢，難以滿足逡逑應用中的快速反應需求，因此高功率微波發(fā)射系統(tǒng)逐漸向電控掃描的平面陣列發(fā)逡逑展，相控陣天線逐漸成為相關應用的發(fā)展趨勢。逡逑直流脈沖壓縮邋微

圖１．１高功率微波典型應用逡逑
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN015;TN820

【參考文獻】

相關期刊論文 前8條

1 侯天昊;李相強;劉慶想;張健穹;;S波段高功率徑向線輸出窗的設計[J];強激光與粒子束;2014年06期

2 李佳偉;黃文華;張治強;黃惠軍;王康懿;梁鐵柱;陳昌華;方進勇;;基于漏波波導X波段高功率微波天線的實驗[J];強激光與粒子束;2011年12期

3 李佳偉;黃文華;梁鐵柱;黃惠軍;王康懿;;基于漏波波導的X波段高功率微波天線[J];強激光與粒子束;2011年08期

4 李相強;劉慶想;張健穹;趙柳;;S波段多路徑向線功率分配器的設計與實驗[J];強激光與粒子束;2010年07期

5 何明;程海榮;;波導二極管移相器的設計[J];雷達與對抗;2009年03期

6 吳鋒濤;張光甫;梁步閣;袁乃昌;;同軸高功率超寬帶功分器研究[J];強激光與粒子束;2006年07期

7 戴大富;高功率微波的發(fā)展與現(xiàn)狀[J];真空電子技術;2004年05期

8 張士選,鄢澤洪,傅德民,毛乃宏;平面近場掃描技術及其測量系統(tǒng)[J];西安電子科技大學學報;1998年01期

相關碩士學位論文 前2條

1 陳艷麗;大功率高隔離功分/合成器設計[D];中國科學技術大學;2011年

2 倪娜;半絕緣碳化硅光導開關的仿真研究[D];西安電子科技大學;2010年

，

本文編號：2641046