收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高功率毫米波模式变换和传输关键技术的研究

于新华  
【摘要】: 高功率毫米波系统主要由高功率毫米波源、模式变换和传输、发射子系统组成,在等离子体回旋共振加热、高分辨率雷达、定向能武器、材料处理等领域都有着非常广泛的应用,属于国际上一个研究热点。在高功率毫米波系统中,毫米波源决定着系统性能的优劣,而其它组分,例如模式变换和传输子系统则制约着毫米波源性能的有效发挥,因此研究高功率、高效率毫米波段模式变换器和过渡器(传输作用)的关键技术对充分发挥毫米波源的性能具有重要的意义。 本文主要对高功率、高频率毫米波段模式变换器和过渡器的关键技术(变换或者传输效率、带宽和紧凑性)进行了理论和实验研究。此外,本文也对W波段回旋管进行了一些理论和实验研究。 本文的研究成果和所反映的工作如下: 1.运用耦合波理论研究了两种渐变轮廓的模式变换器。一种为轴对称圆波导,其内壁半径作周期微扰波动;另一种为内壁半径不变的圆波导,其轴线在同一平面内作周期扰动。它们分别可以实现圆波导电磁模式径向和角向指标的改变。采用单纯形优化算法编制了分析和优化这两种模式变换器的数值计算程序。利用所编制的计算程序分析、设计了TE03-TE02、TE02-TE01及TE01-TE11模式变换器。冷、热测实验结果与计算结果具有很好的一致性。为了改善TE01-TE11模式变换器带宽,提出了变态结构的TE01-TE11模式变换器。计算表明,变态结构的模式变换器在变换效率、带宽以及紧凑性方面都具有明显的优势。 2.编制了分析壁突变波导电磁特性的数值计算程序。作为一个例子,我们用该程序设计了一TE11-HE11模式变换器。同时,为了估算它对TE11和TM11模式的功率容量,我们还做了相应的功率容量计算。实验与计算结果具有良好的一致性。 3.根据轴对称正弦波纹轮廓模式变换器原理,推论出了正弦轮廓过渡器的工作机理,根据该机理提出了几个正弦波纹轮廓圆波导模式变换器。编写了分析它们的数值计算程序,对它们进行了优化分析。利用优化的结构参数研制了这些过渡器并进行了实验研究,结果表明,与计算结果具有良好的一致性。 4.提出了两种轮廓的圆波导TE01模式过渡器,实现了TE02模式临近截止和TE01模式临近截止两种情形下对TE01模式的高效传输。编写了数值计算和优化程序,对其进行优化分析。计算表明与已有的圆波导渐变过渡器相比,这些过渡器具有传输效率高、结构紧凑的特点。实验与计算结果一致性良好。 5.运用矢量绕射理论、准光理论编写了分析付拉索夫模式变换器程序,计算表明TE01模式作准光模式变换器馈源更有利于实现向高斯波束转换。 6.运用注-波互作用自洽非线性理论编制了分析渐变复合腔电磁特性的计算程序,采用该程序获得了工作模式对为TE02-TE03的3mm波段复合腔二次谐波回旋管腔体的几何和电磁优化参数。粒子模拟软件仿真结果与计算结果具有良好的一致性。实验表明采用该复合腔的回旋管运行频率约为94GHz,峰值功率约为156kW,效率高于27%,与计算和仿真结果基本一致。根据回旋管注-波互作用理论和模式匹配法编写了数值优化计算程序,得到了94GHz单腔基波回旋管腔体几何和电磁参数,粒子模拟功率达到127kW、效率超过47%,输出模式为TE03。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 黄民智,赵国庆,王文祥,宫玉彬;阶梯波导TE_(01)~d-TE_(0n)~d模式变换器的设计与测试[J];真空电子技术;2004年05期
2 R.A.Minasian ,程泰平;功率MOSFET转换模式变换器辅助计算机模拟[J];半导体光电;1985年01期
3 袁成卫,凌根深;伏拉索夫模式变换器数值计算[J];国防科技大学学报;2002年02期
4 余川,刘庆想,崔学芳文舸一,;同轴TEM-矩形TE_(10)模式变换器的优化设计[J];强激光与粒子束;2000年01期
5 唐敬贤 ,徐润民 ,王佑铭 ,王保义;十字形H_(10)~■—H_(10)~°模式变换器的设计和研制[J];四川大学学报(自然科学版);1980年04期
6 钱书珍,刘刚;开槽耦合型H_(01)~οH_(0n)~ο模式变换器[J];电子与信息学报;1991年05期
7 张江川,李家胤,杨梓强;相对论返波管模式变换器的研究[J];强激光与粒子束;2001年01期
8 王义荣;;H_(10)~□—H_(11)~○波阻抗模式变换器的分析和设计[J];光纤与电缆及其应用技术;1986年05期
9 王鸿昶;;一种新型的H_(01)~0-H_(02)~0模式变换器[J];微波学报;1981年02期
10 刘庆想,袁成卫;一种新型同轴TEM-圆波导TE_(11)模式变换器[J];强激光与粒子束;2004年11期
11 王善进;张莉;杨鸿生;;圆形槽波导-波纹圆形槽波导模式变换器的仿真设计[J];微波学报;2010年02期
12 刘国利,王圩,朱洪亮,张静媛,周帆,汪孝杰,胡小华;强增益耦合 DFB激光器单片集成自对准模式变换器(英文)[J];半导体学报;2001年07期
13 王鸿昶,钱书珍;螺旋耦合H°_(01)—H°_(02)模式变换器的若干问题[J];电子与信息学报;1983年02期
14 黄学军,娄维鸿,马江镭,杨鸿生;渐变结构TE_(11)~0-TE_(11)~({})模式变换器[J];微波学报;1997年03期
15 许乐;牛新建;;Ka波段回旋振荡管准光输出系统CAD[J];重庆大学学报(自然科学版);2005年12期
16 陈建耀;钱景仁;;绝热耦合式圆波导H_(01)~0[H_(04)~0波型变换器[J];微波学报;1989年02期
17 徐寿喜;;一种8mm模式变换器的设计[J];微波学报;2010年S1期
18 牛新建,李宏福,邓学,谢仲怜;回旋速调管外接模式转换器研究[J];电子科技大学学报;2002年05期
19 陈浩;鄢扬;袁学松;;220GHz回旋管圆波导TE_(03)-TE_(11)模式变换分析[J];材料导报;2007年S2期
20 牛新建;顾玲;于新华;李宏福;;回旋速调管TE_(01)-HE_(11)模式变换器[J];电子学报;2011年08期
中国重要会议论文全文数据库 前6条
1 于新华;蒙林;牛新建;;8mm高功率TE_(01)-TE_(11)模蛇形模式变换器的设计[A];“第十四届全国微波能应用学术会议”暨“2009年微波创造美的生活高峰论坛”论文集[C];2009年
2 牛新建;李宏福;谢仲怜;;圆波导TE_(0n)-TE_(11)模式变换器的研究[A];中国电子学会真空电子学分会第十三届学术年会论文集(上)[C];2001年
3 杨文淑;兰峰;杨梓强;;220GHz圆波导TE_(03)→TE_(11)模式变换器[A];2008年中国西部青年通信学术会议论文集[C];2008年
4 胡林林;孟凡宝;陈洪斌;;Ka波段TM_(01)-TE_(11)模式变换器的设计与仿真[A];四川省电子学会高能电子学专业委员会第四届学术交流会论文集[C];2005年
5 谢文楷;;一类新型长脉冲高效率微波源技术[A];中国电子学会真空电子学分会第十一届学术年会论文集[C];1997年
6 屈劲;余川;薛长江;陈鑫;潘文武;;95GHz TE_(62)准光模式转换器研究[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 牛新建;高功率微波传输线及模式变换研究[D];电子科技大学;2003年
2 文杰;单频多模磁绝缘线振荡器的理论与实验研究[D];中国科学技术大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王志坚;毫米波准光模式变换器测试技术研究[D];电子科技大学;2010年
2 梁骏;太赫兹准光模式变换器的研究[D];电子科技大学;2013年
3 施美友;95GHz准光模式变换器研究与设计[D];中国工程物理研究院;2011年
4 乔益民;220GHz边廊模准光模式变换器的研究[D];电子科技大学;2013年
5 王少;Vlasov准光模式变换器的研究[D];电子科技大学;2012年
6 谭智;过模弯曲圆波导模式变换器的研究[D];电子科技大学;2010年
7 卓洪丽;220GHz高功率准光模式变换技术研究[D];电子科技大学;2012年
8 古勇;基于基片集成波导的TE_(10)-TE_(01)模式变换器[D];电子科技大学;2011年
9 陈硕;充等离子体微波管的研究[D];电子科技大学;2002年
10 陈冬冬;模式变换器的优化设计[D];东南大学;2006年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978