大功率毫米波功率測量系統(tǒng)是測試高功率毫米波源性能的必要手段。現(xiàn)階段,大功率毫米波檢測系統(tǒng)包括水負載功率測量系統(tǒng)和定向耦合器檢測系統(tǒng)。水負載功率測量系統(tǒng)的核心器件為水負載,其利用水對波的強吸收作用實現(xiàn)電磁能到熱能的能量轉(zhuǎn)換。定向耦合器檢測系統(tǒng)通過能量耦合的方式,實現(xiàn)在線包絡(luò)監(jiān)測,頻譜分析等功能,其核心器件為定向耦合器。本文主要針對大功率毫米波測量系統(tǒng)中的核心器件（水負載、定向耦合器）進行了深入研究。論文第二章進行了寬帶水負載和定向耦合器的理論研究。首先,論文提出并采用幾何光學分析方法簡化分析水負載內(nèi)電磁波射線傳播。綜合分析水負載材料的介電常數(shù)、厚度以及水負載高度對射線傳播路徑的影響。然后,根據(jù)反射相消原理,推導了射線發(fā)生反射相消現(xiàn)象時水負載材料厚度的計算公式,實現(xiàn)了低駐波比、寬帶水負載的理論設(shè)計。最后,簡要闡述了波導定向耦合器的基本工作原理:小孔耦合原理與相位疊加原理,并對等孔徑、等間距定向耦合器進行了公式推導。第三章完成了Ku、Ka、Ka-Q波段TE₀₁模水負載以及Ka波段周期結(jié)構(gòu)干負載的設(shè)計。首先,根據(jù)反射相消原理,計算TE₀₁模發(fā)生反射相... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

水負載功率測量原理圖

如圖1-2 所示。圖 1-2 定向耦合器法測試原理將應(yīng)用于特定波段、特定模式的定向耦合器法與毫米波源輸出結(jié)構(gòu)相連接，通過小孔耦合的方式，將輸出能量耦合出較小的一部分。通過示波器連接定向耦合器的副波導輸出端口實現(xiàn)輸出功率測量、駐波特性以及傳輸參數(shù)檢測。同時，耦合器主波導輸出端口能量將通過波導結(jié)構(gòu)進入到吸收負載內(nèi)。定向耦合器是功

波比可以達到小于 1.20 的水平；S 波段干負載功率容到小于 1.20 的水平[16]。2016 年，俄羅斯的 Yuri Vale 波段高功率容量干負載，采用了 SIC（碳化硅）材料，驗結(jié)果表明在 3±0.15 GHz 頻段內(nèi)駐波比小于 1.06，峰功率容量為 5kW[17]。但是，以上干負載都是采用矩形行波管等圓波導輸出結(jié)構(gòu)的干負載的研究較少。載利用水對微波、毫米波的強吸收特性[18][19]，將電磁過水負載內(nèi)的循環(huán)冷卻水將熱量帶走，因此這種負載水負載主要分為兩種結(jié)構(gòu)：吸收式水負載和輻射式水收式水負載基本結(jié)構(gòu)分為斜插水管結(jié)構(gòu)、圓錐結(jié)構(gòu)管結(jié)構(gòu)水負載具有低反射的特點，但是由于水室與微，功率容量不足，無法實現(xiàn)高功率微波能量吸收。圓載工作頻帶較寬，但是由于水室放置在波導內(nèi)部，易全性較差；輻射式水負載通過端口輻射的方式進行電效的解決了吸收式負載易碎、漏水的問題。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]S波段系列干負載的研制[J]. 賀祥,趙風利,王湘鑒,張敬如,束冠.  強激光與粒子束. 2015(06)
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[5]用于TE01圓電模毫米波水負載大功率計的研制[J]. 劉本田,王峨峰,錢麗軍,李志良,馮進軍.  真空電子技術(shù). 2010(06)
[6]高功率毫米波回旋器件的需求及發(fā)展[J]. 王麗,鄢然,蒲友雷,羅勇.  真空電子技術(shù). 2010(02)
[7]新型大功率水負載的微波和流體設(shè)計[J]. 劉亮,單家方,劉甫坤,匡光力.  微波學報. 2008(06)
[8]圓波導-矩形波導小孔耦合定向耦合器設(shè)計[J]. 曹乃勝,羅勇,王建勛.  強激光與粒子束. 2008(04)
[9]Design of a New Water Load for S-band 750 kW Continuous Wave High Power Klystron Used in EAST Tokamak[J]. 劉亮,劉甫坤,單家芳,匡光力.  Plasma Science and Technology. 2007(02)
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博士論文
[1]W波段回旋行波管放大器的研究[D]. 來國軍.中國科學院研究生院（電子學研究所） 2006
[2]同軸腔回旋管準光學模式轉(zhuǎn)換器[D]. 金踐波.西南交通大學 2006

碩士論文
[1]基于S波段新型寬帶高功率波導定向耦合器的研究與設(shè)計[D]. 馬重陽.北京交通大學 2016
[2]3mm定向耦合器及其測試系統(tǒng)的研究[D]. 孟歡歡.電子科技大學 2013



本文編號：3466986