【摘要】：由于高功率微波源特殊的工作機理,其輸出模式的場分布通常呈現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸對稱結(jié)構(gòu),如圓波導(dǎo)TM01、同軸TEM模式。直接輻射時波束分散,不能形成視軸方向上的最大定向功率傳輸,大大降低了與目標(biāo)作用的效果。模式變換器能夠完成軸對稱模式向適合輻射的TE11或高斯模式的轉(zhuǎn)換,配合天線可實現(xiàn)高定向輻射,是解決上述技術(shù)問題的核心器件,長期以來一直是國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點問題。隨著HPM系統(tǒng)應(yīng)用要求的不斷發(fā)展,單個HPM器件受限于物理機制以及加工工藝的限制,不能滿足更高功率、更高輻射能量、多頻復(fù)合拍波工作的復(fù)雜需求。在此背景下各種多頻段功率合成技術(shù)相繼誕生。與之相應(yīng),針對多頻段模式變換器的需求也日益迫切。本文采用理論分析、數(shù)值計算和仿真驗證相結(jié)合的方法分別對圓波導(dǎo)和同軸波導(dǎo)的模式耦合問題進行了深入的理論研究,總結(jié)了不同波導(dǎo)結(jié)構(gòu)對模式耦合過程的影響規(guī)律,并提出了一種可同時工作在X、Ku、Ka三個頻段的同軸內(nèi)嵌圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)高功率模式變換器。本論文的主要工作內(nèi)容包括以下幾個方面:1、基于耦合波理論研究了過模圓波導(dǎo)中的模式耦合問題,建立了相應(yīng)數(shù)學(xué)模型;并對圓波導(dǎo)中的耦合波方程組進行了推導(dǎo),給出了圓波導(dǎo)中各個模式耦合系數(shù)的顯式表達(dá)式;對單頻段圓波導(dǎo)TM01-TE11模式變換器進行了分析和設(shè)計,探討了多頻段圓波導(dǎo)模式變換器的可行性。2、提出一種同軸內(nèi)嵌圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu),并嘗試在該結(jié)構(gòu)下進行雙頻段模式變換器的設(shè)計。對同軸波導(dǎo)內(nèi)的模式耦合問題進行了研究,編寫了同軸波導(dǎo)數(shù)值優(yōu)化計算程序,并設(shè)計了高轉(zhuǎn)換效率的單頻段TEM-TE11同軸波導(dǎo)模式變換器,在端口內(nèi)外半徑比為2時,最高轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到99.63%。對數(shù)值求解程序進一步改進,使用雙頻點迭代方法設(shè)計了可工作在X、Ka兩個頻段的同軸內(nèi)嵌圓波導(dǎo)模式變換器,兩個頻段中心頻點處的轉(zhuǎn)換效率都高于98%。3、對雙頻同軸內(nèi)嵌圓波導(dǎo)模式變換器進一步改進,采用該結(jié)構(gòu)對可工作在X、Ku、Ka三個頻段的模式變換器進行了設(shè)計。分析了影響模式之間耦合能力的因素,并通過數(shù)值計算程序得到優(yōu)化曲線,在電磁仿真軟件中建立實際模型,外同軸波導(dǎo)實現(xiàn)雙頻段的TEM-TE11模式變換,內(nèi)圓波導(dǎo)實現(xiàn)單頻段的TM01-TE11模式變換,三個頻段中心頻點處轉(zhuǎn)換效率都高于97.88%。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O175;TN015;TN624
【圖文】：

逡逑到同軸ＴＥｌｔ的轉(zhuǎn)換ｔ如圖１－３所示，為了保證輸出模式的單一性直接把扇形波導(dǎo)逡逑ＴＥｔｒj作．為模式變換器輸出＊其中Ｒ軸波導(dǎo)外半徑為４．５ｃｍｔ內(nèi)半徑２．５ｃｍｔ中心逡逑頻率為逡逑Ｌ１邐＜邋丫邋Ａ、④逡逑ｉＨ逡逑蠢

本文編號：2789136