高功率微波圓波導模式變換研究.pdf

1、由于軍事和科學研究對更高功率、更高能量、更高頻率微波源的不斷需求，高功率微波技術(shù)就是在這種背景下在上世紀七十年代興起的一門邊緣學科。短短的幾十年這門學科得以迅猛發(fā)展并受到廣泛的重視。目前，它可以被廣泛應用于軍事、科學研究、工業(yè)加工、新材料制備以及醫(yī)學、生物等多方面領域。 高功率微波系統(tǒng)通常包括高功率微波源輸入耦合諧振腔系統(tǒng)、高功率微波傳輸系統(tǒng)、輸出耦合系統(tǒng)、波模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、天線發(fā)射和接收系統(tǒng)等等。每個子系統(tǒng)的設計性能對整個高功率微

2、波系統(tǒng)起著至關重要的作用。高功率微波模式變換在高功率微波傳輸和發(fā)射過程中扮演了非常重要的角色，它使高功率微波源的能量得以有效的傳輸和輻射，因此具有非常重要的研究價值和應用價值。本論文是在回旋管科研項目的資助下，對幾種高功率微波源特別是回旋管的模式轉(zhuǎn)換部分作了全面深入的理論研究和數(shù)值模擬，設計加工的模式變換器已經(jīng)成功應用于本教研室的科研試驗中。本論文的主要工作如下： 1．分析了高功率微波模式變換在微波傳輸系統(tǒng)的發(fā)展和應用以及從微波

3、源輸出到天線發(fā)射模式的幾個不同的變換序列的變換過程。 2．通過耦合波理論導出的耦合波方程及相應的耦合系數(shù)研究了半徑漸變和軸線彎曲的過模圓波導中模式耦合問題，特別詳細推導了彎曲圓波導模式變換器中的輸出模式的相對功率值和功率轉(zhuǎn)換效率的一般表達式。 3．采用龍格庫塔法對耦合波方程進行數(shù)值求解，優(yōu)化出在不同頻率和帶寬條件下模式變換器的最優(yōu)幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)。采用不同的幾何結(jié)構(gòu)和相應的相位重匹配方法，設計出高效、寬帶和緊湊的過模圓波導模