本論文通過理論分析、電磁仿真和冷測實(shí)驗(yàn)研究了用于毫米波成像的毫米波回旋管準(zhǔn)光模式變換器,設(shè)計(jì)了階梯形切口的Vlasov準(zhǔn)光模式變換器和卡塞格倫天線系統(tǒng)。文章首先從總體上出發(fā),介紹了毫米波成像和回旋管的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,以及準(zhǔn)光模式變換器的發(fā)展經(jīng)歷。然后從理論出發(fā),基于幾何光學(xué)理論和矢量繞射理論,闡述了輻射器的種類和切口的選擇,以及鏡面系統(tǒng)的反射鏡面的種類選擇,鏡面方程和參數(shù)的確定,以及局部坐標(biāo)和全局坐標(biāo)的變換關(guān)系。并且對卡塞格倫雙反射鏡的理論也做了詳細(xì)的說明。通過理論分析,設(shè)計(jì)了一個工作頻率為220GHz,饋源波導(dǎo)半徑為5mm,模式為的Vlasov準(zhǔn)光模式變換器。在未加載卡塞格倫雙反射鏡,對系統(tǒng)在FEKO中進(jìn)行建模仿真,得到了標(biāo)量高斯含量為97%,水平方向輻射角小于5,水平方向的增益可達(dá)到30dBi的仿真結(jié)果。加載卡塞格倫雙反射鏡后的仿真結(jié)果顯示可以達(dá)到平行光輸出的效果但副瓣增益也達(dá)到20dBi,對系統(tǒng)有一定影響。最后,通過實(shí)驗(yàn)平臺的搭建,利用加載在電位移平臺上的功率計(jì)測得的功率分布,驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的階梯形切口的Vlasov準(zhǔn)光模式變換器的可用性,但同時(shí)對于卡塞格倫雙反射鏡的實(shí)驗(yàn)仍然不理... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

美國實(shí)驗(yàn)室研制的全息毫米波的成像的系統(tǒng)

第一章緒論3業(yè)化有一定的距離。如圖1-2所示，為電子科技大學(xué)的波段的被動式毫米波的成像的系統(tǒng)。圖1-2電子科技大學(xué)的波段的被動式毫米波的成像的系統(tǒng)1.2回旋管在大約1930年以前，大部分的針對微波技術(shù)的研究都僅僅停留在理論層面上。二戰(zhàn)中，人類針對于可以軍用的微波器件的需求，直接推動了微波技術(shù)理論的發(fā)展，與此同時(shí)也發(fā)明了很多的微波器件[3-5]。在微波頻段，微波器件目前已經(jīng)得到了普遍應(yīng)用。但是其想要在毫米波波段應(yīng)用時(shí)卻存在重重的困難。就在此時(shí)回旋管的出現(xiàn)解決了這一難題。其成為了供給毫米波源的關(guān)鍵的器件，同時(shí)能夠工作于毫米波波段。在最近的四十年，回旋管的理論也得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，同時(shí)也開始付諸于實(shí)踐。在上個世紀(jì)中期，來自于不同國別的科學(xué)家，都爭相研究電子回旋諧振受激輻射理論，比如美國的施耐德，澳大利亞的Twiss[6]等等，這也為回旋管提供了理論基矗一般微波管在使激勵源的信號增大時(shí)，選用的是縱向換能的方式。但是在毫米波波段，這種換能方式卻很難達(dá)到所要求的效率，同時(shí)很容易受到尺寸的限制，從而難以實(shí)現(xiàn)小型化。電子回旋脈塞作為回旋管的核心的原理，其中的電子會在橫向上，因?yàn)樗牟环�(wěn)定性進(jìn)行角向群聚，因此橫向換能作為回旋管的換能機(jī)制。這種換能方式的優(yōu)點(diǎn)是：與縱向換能相比，回旋管器件不用在尺寸上受到限制，在高頻下依然能選取比較大的高頻結(jié)構(gòu)。所以回旋管器件可以在毫米波段等頻段內(nèi)，獲取到功率很高的持續(xù)的微波波源。從而針對微波器件來說，回旋管的發(fā)明具有里程碑式的意義也正是源于它可以避免縱向換能的劣勢。同時(shí)也添補(bǔ)了亞毫米波的研究及毫米波的研究的空白。同時(shí)，也為高能物理；受控?zé)岷司?

第一章緒論5帶來了一個問題：同時(shí)回旋管的工作的模式也變得越來越高。因此不得不加大回旋管腔的橫向的尺寸來降低歐姆熱損耗，這樣就會引起非常嚴(yán)峻的模式競爭。而同軸腔結(jié)構(gòu)的回旋管和復(fù)合腔結(jié)構(gòu)的回旋管的出現(xiàn)徹底地解決了這一棘手的問題。這兩種典型的腔體的結(jié)構(gòu)的示意圖如圖1-3和圖1-4所示。圖1-3中1和2都是位于腔體結(jié)構(gòu)上的一種突變，它們組成了復(fù)合腔，也被稱作突變復(fù)合腔。因?yàn)?和1中的模式都相互鎖定，反而抑制了其它的模式。這種結(jié)構(gòu)通常被應(yīng)用在低階的工作模式。圖1-4為同軸腔結(jié)構(gòu)的回旋管的結(jié)構(gòu)圖。如圖1-4所示，標(biāo)記為“coaxialinsert”的是同軸腔結(jié)構(gòu)的同軸內(nèi)插圓柱體。它的內(nèi)導(dǎo)體將雜模間頻譜密度與工作模式進(jìn)行了“稀釋”，同時(shí)采取起振電流被磁場控制的方式來抑止其它的模式，所以這種結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用在高階的工作模式，自然而然地被經(jīng)常選用于回旋管。OutputdrifttubeMIGelectronbeamInputdrifttubeCavity#1Cavity#2圖1-3復(fù)合腔的回旋管的結(jié)構(gòu)示意圖r/mmMirrorboxCathodeCollector100Anodewithlauncher0z/mm050010001500Coaxialinsert圖1-4同軸腔的回旋管的結(jié)構(gòu)示意圖目前的回旋管在基波工作時(shí)對工作磁場的強(qiáng)度要求很高，但這個條件在現(xiàn)實(shí)中卻難以實(shí)現(xiàn)。而高次諧波回旋管正好可避免這一苛刻的要求。由于對磁場強(qiáng)度的要求在理論的情況下，工作于次諧波的是相應(yīng)的工作于基波的回旋管的。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]回旋速調(diào)管群聚腔研究[J]. 羅勇,李宏福,謝仲憐,喻勝.  電子學(xué)報(bào). 2003(06)
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博士論文
[1]太赫茲準(zhǔn)光電子回旋脈塞研究[D]. 關(guān)曉通.電子科技大學(xué) 2018
[2]高功率微波傳輸線及模式變換研究[D]. 牛新建.電子科技大學(xué) 2003

碩士論文
[1]主動毫米波成像準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 佟強(qiáng).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]毫米波主動成像在人體隱匿違禁物品檢查中的應(yīng)用[D]. 張燕洪.南京理工大學(xué) 2015
[3]近程毫米波主動成像系統(tǒng)研究[D]. 曹志翔.電子科技大學(xué) 2012
[4]95GHz準(zhǔn)光模式變換器研究與設(shè)計(jì)[D]. 施美友.中國工程物理研究院 2011



本文編號：3240299