Ku波段高功率过模圆波导到8路矩形波导功分器

功分网络用于将HPM分成若干路后馈入移相器、单元天线等,其中过模圆波导到多路矩形波导功分器同时具有模式转换和功率分配功能,需具备高功率容量、高传输效率、低反射等特性。针对Ku波段GW级过模圆波导到8路矩形波导功分器,开展了设计、仿真、研制和小信号测试,建立了功率容量测试平台,对其功率容量进行了考核。小信号测试结果表明,该1分8路功分器,在14.7 GHz±200 MHz范围内,反射系数小于-20 dB,传输系数-9.1 dB左右,端口不平衡度小于0.4 dB;功率容量考核实验表明,该功分器功率容量超过900 MW。

圆波导TM_(01)模式转换器中TE_(11)和TE_(21)模式对圆波导耦合器耦合度的影响

为了准确地测量出圆波导耦合器的耦合度,文章研究了圆波导TM_(01)模式转换器中TE_(11)和TE_(21)模式对耦合度的影响。依据圆波导中TM_(01)、TE_(11)和TE_(21)模式场分布的特点,用CST仿真研究了TE_(11)或TE_(21)模式的含量对耦合度分散性的影响。采用仿真和实验测量,对测量过程中两个模式转换器之间的相对角度对耦合器中出现的模式以及耦合度分散性的影响进行了研究。结果表明,随着耦合器中TE_(11)或TE_(21)模式含量的增加,耦合度的分散性也随之增加;用矩形TE10转圆波导TM_(01)模式转换器测量耦合度时分散性较大,并且当两个模式转换器之间的相对角度为0°或180°时,耦合器中会出现少量的TE_(21)模式,而相对角度为90°或270°时耦合器中会出现少量的TE_(11)模式;用同轴TEM转圆波导TM_(01)模式转换器测量耦合度时,耦合器中几乎不含有TE_(11)模式和TE_(21)模式,且耦合度的分散性较小;对比两种不同类型的圆波导TM_(01)模式转换器在耦合度测量中的仿真与实验结果,文章认为采用平均耦合度可以较好地消除耦合度分散性,更能反映耦合器的真实耦合度。该研究工作为准确标定耦合器耦合度提供了新的测试方法与依据。

圆波导定向耦合器在高功率微波测量中的应用

介绍了大功率容量定向耦合器的设计、标定、测试与应用情况.以X波段圆波导定向耦合器为例,在9.2～10.2 GHz的频带范围内,基于小孔耦合理论优化设计的结构,其耦合度可以稳定在（55±2）dB以内,隔离度大于80 dB.在此基础上,设计加工了X波段圆波导定向耦合器并进行了标定测试,测试与仿真结果吻合较好,高功率微波实验证实了其具有较高功率容量,能够满足实验需求.该类圆波导定向耦合器已广泛应用于实验室高功率微波源的在线测量装置中.

高功率毫米波圆波导TM_(01)—TE_(11)模式变换分析

在数值研究高功率毫米波 TM0 1—TE11光滑弯曲圆波导模式变换的基础上 ,对弯曲波导的几何结构进行了优化分析。在模式耦合理论的基础上 ,优化出了比较好的几何结构 ,并发现了圆波导半径、弯曲圆波导曲率和频率以及频带宽度之间的变化规律。以此数据设计的模式变换器的转换效率可达 99% ,带宽超过 2 9.8%。

高功率圆波导TE0n-TE11模式变换研究

在模式耦合理论的基础上,详细讨论了波导轴线弯曲与波导半径渐变的圆波导模式变换,并对TE0n TE11模式变换器的几何结构进行了优化分析,采用不同的相位重匹配技术,得到了可靠的最优几何参量。以此数据设计的8mm回旋速调管TE01 TE11模式变换器的转换效率可达98%。

TM_(01)-TE_(11)弯形圆波导模式转换器的优化设计

通过数值模拟与理论计算,对TM01-TE11弯形圆波导模式转换器进行了分析,得出了TE11模式的功率转换效率的解析公式.在保持其出射端口与入射端口轴线平行的情况下,通过减小波导内半径,从而减小波导轴线长度,实现了其结构的小型化设计.当转换器的两段轴线曲率半径相等时,理论计算结果与模拟结果相吻合,且功率转换效率高.优化结果为:波导内径为7.0 cm,模式转换器出射端口与入射端口的轴线间距为8.03cm,轴向长度为15.11 cm;频率在3.41～3.74 GHz内,功率转换效率超过90%,其中频率为3.60 GHz时,转化效率为95.6%.

圆波导梳状慢波结构的耦合阻抗

对目前慢波结构的模拟计算中存在的问题进行了深人分析，并提出了新的计算耦合阻抗的方法。研究了圆波导梳状慢波结构基波的耦合阻抗，其值可以在较宽频带内大于1Ω。该结构内孔径为波长的1／4～1／3，是同一频段螺旋线慢波结构的5倍左右，能容纳比螺旋线大25倍的电流，能够承受比螺旋线大25倍的平均功率。互作用计算表明采用这种慢波结构的行波管在Ka波段可获得的最高功率达170kW。

一种新型同轴TEM-圆波导TE_(11)模式变换器

提出了一种新型同轴插板式模式变换器,可以实现同轴TEM到圆波导TE11模式的变换。介绍了这种模式变换器的工作原理:即通过在同轴波导中沿轴向插入金属板,将同轴TEM模变换成扇形截面波导TE11模,进而利用不同扇形截面波导中的相移改变电场分布的轴对称性,在同轴波导中形成同轴TE11模,最后将同轴TE11模转换为圆波导TE11模式。基于这一原理设计了一个中心频率为3.8GHz的同轴TEM 圆波导TE11模式变换器,并进行了数值模拟。模拟结果表明:这种模式变换器可以承受高功率,中心频率上转换效率为98.5%,转换效率大于90%的带宽超过10%,在3.5～4.1GHz的频率范围内反射损耗低于0.3dB。

高功率微波弯曲圆波导设计

报道了可分别传输TM01模和TE01模的两种弯曲圆波导的设计方法和计算结果。研究表明:所设计的TM01模弯曲波导和TE01模弯曲波导在中心频率上传输效率均超过99.5%,传输效率大于95%的带宽分别达到20.0%和14.4%;该两个弯曲波导也分别适用于传输TE11模和TM11模;水平极化TE11模与TM01模、垂直极化TM11模与TE01模在弯曲圆波导中传输时具有相似的传输效率和频带特性;而垂直极化TE11模、水平极化TM11模由于不易和其它模式耦合,在弯曲波导中传输时具有较高的传输效率。

高功率过模圆波导到两路矩形波导功分器

基于模式匹配法分析了高功率过模圆波导到两路矩形波导功分器在传输过程中高阶模式的传输和反射问题,分析得到了高传输效率对过模圆波导的要求,并以此仿真设计了中心频率为2.88GHz的功分器,设计结果表明：在中心频率下反射系数为0.05,对应的圆波导TM01模到矩形波导TE10模传输效率大于99%,真空中功率容量为2.83GW;在2.82-2.94GHz的频带范围内反射系数小于0.1,对应的传输效率大于98%.

THz返波管圆波导梳状慢波结构的研究

该文利用三维电磁仿真软件模拟计算了THz圆波导梳状慢波结构的负1次返波的色散和耦合阻抗。结果证实:在430-570GHz频带内,慢波结构内半径为0.175mm,约为中心频率波长的0.292倍;在760-940GHz的频带内,慢波结构内半径为0.1mm,是中心频率处波长的0.392倍。该结构较大的径向尺寸有利于提高电子注通过率。这种结构负1次返波的耦合阻抗较小,基本上小于1Ω,很好解释了现有THz返波管的电子效率小于0.01%的事实。

TM_(01)-TE_(11)三弯曲圆波导模式转换器

从理论推导、理论设计和数值模拟3个方面对三弯曲圆波导模式转换器进行分析,得到了TM01-TE11模的功率转换效率解析公式和转换效率达到最高时的取值条件。以中心工作频率为4.25 GHz、波导半径分别为3.0 cm和3.5 cm的两个转换器为例进行了理论计算和数值模拟,模拟结果表明:它们的转换效率分别达到了99.64%和98.62%,高于90%的相对带宽分别达到了9.88%和12.71%。

同轴探针激励圆波导输入阻抗的研究

用等效电路的方法推导了圆波导内径向探针的输入阻抗表达式以及等效电路各参数的表达式。实验测量表明单个同轴探针与圆波导匹配良好。理论计算与实验测量吻合较好。

X波段新型圆波导输出窗的研究

为提高功率容量水平,并满足微波系统的真空密封需求,本文通过耦合波理论以及四端口网络理论分析,设计了一种X波段新型圆波导输出窗,并利用全电磁仿真软件进行了验证。该新型输出窗采用矩方圆过渡器,并通过小口径圆波导扩大至大口径圆波导。设计结果表明,在中心频率9.37GHz下,该圆波导输出窗驻波比为1.03,功率容量约为18MW。

高阻接地面圆波导介质天线实验研究

高阻表面是一种局域谐振型微波光子晶体.本文采用高阻表面作为圆波导介质天线的接地面,并通过实验对其辐射方向图进行了研究.由于高阻表面具有明显的表面波带隙,所以与普通金属接地面相比,采用高阻接地面的圆波导介质天线可以抑制接地面上径向传播的表面波,减小由于表面波绕射而引起的旁瓣电平,提高天线的增益.根据实际测量,当天线的工作频率落在高阻接地面的表面波带隙内时,天线的增益提高了约2dB,背瓣降低了约8～10dB,效果非常明显,与我们的预期结果一致.

手性材料手性参数的圆波导测量方法

本文提出了用普通微波圆波导测量系统测量手性材料复手性参数的方法。该方法还能同时测量手性材料复介电常数和复磁导率。为了得到手性参数，首先需要测量短路（样品后有金属板）和开路（样品后无金属板）时的复反射系数，及电磁波通过手性材料后的偏转角和轴比。测量结果与自由空间法的测量结果一致。

基于一维EBG结构的圆波导高增益天线

提出了一种基于一维电磁带隙(EBG)结构覆层来提高圆波导天线增益的新方法,利用数值分析方法对EBG结构和基于EBG结构圆波导高增益天线的电磁特性进行了仿真研究,并将它们与传统圆波导天线进行了比较。仿真和实验结果表明,应用这种EBG覆层结构可以有效地实现辐射能量的聚集,从而提高天线的增益,降低了天线副瓣电平,有效地改善了天线的辐射特性。

组合型TM_(01)TE_(11)弯形圆波导模式转换器研究

研究了组合型TM01 TE11弯形圆波导模式转换器(两弯曲段中间加一段直圆波导),在保持其输 出与输入端口轴线平行的前提下,分别从理论推导、数值计算、软件模拟三个方面对此结构进行了分析,模拟结 果与数值计算结果吻合得很好。结果表明:计及功率损耗,频率为3.75GHz,铜波导内径为9.0cm,轴向间距 为10.57m时,模式转换器总的功率转换效率为93.8%。

圆波导斜劈辐射天线的实验研究

为了使三腔渡越管振荡器高功率微波源的输出具有单向波束及线极化的辐射特性 ,设计了圆波导斜劈结构的伏拉索夫型天线。着重进行实验研究 ,给出了具体设计时应该考虑的因素以及实验情况。通过对圆波导前端模式变换器的同轴内导体长度的调节和鼻锥形状的选择以及各个部分的仔细分析 ,最后获得了较好的结果 ,证明了该天线的实用性和可靠性。

高功率毫米波过模圆波导模式变换研究

在模式耦合理论的基础上,对过模圆波导模式变换进行了系统研究,得到了最优几何参量.采用不同的相位重匹配方法和选择相应的结构,对TM01 TE11,TE01 TM11,TE0n TE01,TE01 TE11模式变换器进行了优化分析,以此结果可设计出相应的紧凑、高效、宽带毫米波过模圆波导模式转换器.