一种3D打印的高次模带通滤波扭波导

为了满足微波电路小型化、集成化的需求,提出了一种基于高次模的滤波扭波导。该滤波扭波导能同时实现带通滤波响应和极化旋转,其谐振单元采用基于TE_(102)模的椭圆柱谐振器,获得了更高的无载Q值,降低了对加工误差的敏感度。考虑到该扭波导不规则的几何结构,采用非金属3D打印技术制备并将其表面金属化,与对应的铜制元件相比,该元件质量显著减轻。设计的滤波扭波导的中心频率为15 GHz,通带宽度为300 MHz,回波损耗为20 dB,测试和仿真结果具有较好的一致性。该滤波扭波导可有效减小元件体积,减小多器件级联的额外损耗。

基于新型多间隙谐振腔的W波段高次模式扩展互作用速调管设计

提出了一种工作在TM_(310)模式下的用于高次模式速调管的新型谐振腔。通过对侧腔电场的离散化,可以有效地增强中间腔和侧腔的电场。当两腔均工作在TM_(310)模式时,新型谐振腔的特性阻抗均高于传统的哑铃型腔。对两种腔体进行了尺寸敏感性分析。在此基础上,设计了一个W频段的射频电路。当向射频电路注入45 mW的输入功率时,获得了52.4 dB的高增益和7.8 kW的峰值输出功率。互作用电路由25 kV、2 A的圆形电子注驱动。该互作用电路的电子效率和3-dB带宽分别为15.6%和120 MHz。

有孔屏蔽腔屏蔽效能的高次模分析

分析了有孔屏蔽腔的屏蔽效能,将传统的等效传输线分析模型扩展为包含TEmn和TMmn高次模的模型,并用该模型分析了缝隙偏离腔体壁中心的情况,得到了实用性较强的一般公式,该公式将腔体内部的高次模和腔体壁的损耗都考虑在内,在一定程度上消除了频率和腔体尺寸对于以往公式的限制。与其他运用传输线高次模分析腔体屏蔽效能的文献不同,本文中TEmn和TMmn的m和n可为任意值,而不需要采用n=0的假设,这更与腔体中的多种模式相符合。

漏泄同轴电缆辐射模式分析及高次模抑制

本文从Floquet定理出发 ,详细分析了漏泄同轴电缆的辐射模式 ,给出了辐射模式的存在条件 ,讨论了单模辐射的频带宽度。在此基础上进一步研究了高次模的抑制方法及其在电缆结构上的实现 ,目的是扩展单模辐射的频带宽度。本文理论是根据频带宽度的要求设计漏泄同轴电缆外导体上缝隙排列方式的基础。

高次模回旋管中的非工作模式抑制研究

将高次模回旋管中的竞争模式分为与工作模式角向指标相同的寄生模式和角向指标不同的暂态模式,选择TE32,5为0.4 THz高次模回旋管的工作模式,对不同类型的非工作模式抑制方法展开讨论。结果表明,针对寄生模式,通过优化设计光滑缓变结构的谐振腔来抑制;暂态模式可以通过精心选择工作模式,深入研究注波耦合系数和不同模式的起振电流,合理设置高次模回旋管电子注电压、电流、横纵速度比、引导中心半径等工作参数,使工作模式在某一工作磁场范围内起振电流最低而优先起振,从而抑制暂态模式起振。

高次模多注速调管的矩形双间隙输出腔的研究

研究一种工作在TM_(120)^(2π)高次模的速调管矩形双间隙输出腔模型。运用Mafia三维电磁场计算软件对模型进行计算机模拟,得出TM_(120)^(2π)工作模式的频率、特性阻抗和场分布。加工了TM_(120)^(2π)高次模多注速调管双间隙输出腔模型并进行冷测试验,测试结果与计算相符,并对计算和测试结果进行了分析。对该模型的研究为进一步研制工作在TM_(120)^(2π)高次模多注速调管的高频输出系统提供了理论依据。

高次模多注速调管同轴输出腔性能改进的研究

该文针对工作在TM310模的多注速调管同轴输出腔中工作模式的场分布均匀性、外观品质因数及其与邻近模式的频率间隔等问题进行了研究,提出了一种带有短路杆和金属环的多注速调管同轴输出腔结构。分析发现,适当设置短路杆和金属环不仅可以使外观品质因数降低,还可以改善工作模式的场分布;而且设置金属环还可以增大TM310模和邻近模式的频率间隔以实现抑制杂模。利用仿真软件对X波段的同轴输出腔进行了模拟计算,计算结果与理论分析一致。在此基础上加工了冷测模型,测试结果表明TM310模与邻近模式的频率间隔均达到了1.2 GHz以上,外观品质因数从507.4降至193.5,工作模式的场分布也变得均匀。

高次模传输线法分析有孔双层屏蔽腔体屏蔽效能

采用考虑了腔内高次模的传输线方法分析了有孔屏蔽腔体的屏蔽效能,与时域有限差分法(FDTD)结果的比较证明了它的有效性。把该方法扩展到双层屏蔽腔内电场的屏蔽系数的计算,它与单层屏蔽腔内屏蔽系数的比较表明:采用双层屏蔽使得腔体的屏蔽效能大为提高。进一步把单个孔缝推广为具有一定隔距、相同形状且轴对称分布的孔缝阵列,结果表明:在单层屏蔽腔体中,保持孔缝总面积不变时,随着孔阵中孔缝数量的递增,单层屏蔽腔体的屏蔽效能逐步的提高;把屏蔽腔体的单层孔阵改进为双层孔阵后,腔体的屏蔽效能随孔缝数量递增时的提高幅度,整体上比单层孔阵时的提高幅度要大。因此,把单层屏蔽改进为双层屏蔽,或者保持孔缝总面积不变时增加孔缝数量都可以有效地提高屏蔽效能。

背脊波导移相器高次模特性及阻抗匹配问题

本文采用行波展开法[1] 精确计算出背脊波导移相器各阶模式的传播常数及对应的截止波长 ,指出背脊波导移相器虽然很难让所有高阶模式都截止 ,但可以通过调整设计参数减小高次模与主模的耦合。在阻抗匹配设计中提出把波导模式与平面波类比 ,运用平面波阻抗计算公式代替TE模波阻抗作为阻抗匹配的初值 。

一种方同轴波导中高次模截止波长的求解

提出了一种方同轴波导高次模截止波长的求法 ,文中使用有限差分法 ,并对不同的边界条件进行了处理。对于离散形式的数值方程 ,采用双重高斯塞德尔迭代法求解 ,并进行了改进 ,从而极大地提高数值解收敛的速度。

任意截面形状介质填充波导高次模求解的快速边缘元算法

本文提出了一种精确求解任意截面形状介质填充波导高次模的快速边缘元算法.数值实验表明:与以往算法相比,此算法所用内存巨幅减小,计算效率极大提高.具体数值研究了波导高次模求解精度和剖分疏密的关系.本文还计算了矩形空波导、条状介质填充波导、以及方块介质填充波导的本征模,与解析解或公布结果比较,证实本算法计算精度极高且不含伪解.最后本文还用开发的程序具体研究了内壁涂层波导的本征模.

TEM小室高次模及谐振抑制的有限元分析

采用全波有限元法分析了TEM小室开纵向缝隙对高次模和谐振的抑制效果。计算、分析了用于IC(集成电路)辐射发射测试的TEM小室主传输段两维模型在3 GHz频率内的高次模模式,并与TEM小室内、外导体分别切割纵向缝隙以及内、外导体同时切割纵向缝隙时的高次模模式进行了对比。建立了标准TEM小室和外导体开纵向缝隙的TEM小室的三维模型,分析了三维谐振模式及电压驻波比。研究结果表明:TEM小室内外导体开纵向缝隙可有效抑制高次模的产生;尽管改进后的TEM小室谐振模式仍较为复杂,但谐振现象有明显改善,电压驻波比性能较为满意,上限工作频率可达到2.5 GHz。

高次模下矩形巷道形状因子对电磁波的影响

不同形状的巷道内电磁波的传播特性不同,在不同次模情况下的电磁波传播特性也不相同。在分析电磁波传输理论和多波模理论的基础上,利用计算机对高次模情况下矩形巷道形状因子对电磁波传播衰减的影响进行了仿真研究。仿真结果表明,在矩形巷道形状因子一定时,随着电磁波传输模式的升高,电磁波的衰减越来越大;不同模式时,随着形状因子的增大,电磁波衰减曲线的斜率不变;水平极化模式时,随着形状因子的增大,电磁波的衰减先减小后增大,在形状因子为1.7时,衰减率最小;垂直极化模式时,随着形状因子的增大,衰减曲线也呈现先减小后增大的趋势,在形状因子为0.7时,衰减率最小;在形状因子等于1时,水平极化模式与垂直极化模式对电磁波传播衰减的影响相同,形状因子小于1时,垂直极化模式对电磁波衰减的影响大于水平极化模式,形状因子大于1时,水平极化模式对电磁波传播衰减的影响大于垂直极化模式。

应用B样条有限元法计算横电磁波传输室中高次模的截止频率

提出了应用B样条有限元法求解横电磁波传输室中高次模截止频率的方法 ,编制了计算机程序 ,计算了多个TE模和TM模的截止频率 。

T-型接头高次模对斜缝长度的影响

本文导出了 H-面 T-型接头高次模和斜缝场的表达式,用矩量法计算了高次模对斜缝长度的影响,证明了表达式与试验结果一致。

工作在高次模TE_(21)上的园盘平面电路3dB混合电桥

本文采用比拟方法,研究设计工作在高次模TE_(21)上的园盘平面电路3dB混合电桥,提出了合理的端口位置配置方案,使得在保证原有园半径不变的情况下,中心频率可提高1.56倍左右。这不仅使该种园盘形混合电桥能适用于更高的频段,并且解决了因频率增加而使园半径过小带来的制做加工困难问题。此外,本文还采用加阻抗变换阶梯的办法,优化特性,大大增加了带宽。

鳍线结构光波导调制器的速度匹配及高次模计算

本文利用谱域法和谱域导抗法，以速度匹配为目标对鳍线结构铌酸锂（ＬｉＮｂＯ３）光波导行波调制器的横向结构各参数做了优化计算，包括作为鳍线基底的铌酸锂晶片厚度、鳍线槽宽及光波导位置，并计算了影响调制特性的高次模分布。

四腔强流相对论速调管中高次模振荡的抑制

描述了在四腔强流相对论速调管模拟设计过程中出现的由于腔间耦合产生的高次模振荡现象,分析了这种振荡产生的原因,并从整管结果上探索了抑制这种高次模振荡的方法。利用MAGIC模拟软件,通过研究谐振腔Q值、漂移管长度、以及束波互作用程度等参数的变化对腔间耦合的影响,在极小程度降低输出微波功率的情况,有效抑制了腔间耦合。最终在功率10kW、频率2.88GHz的注入微波激励下,获得了功率3.7GW、效率22%、增益56dB且频谱纯的输出微波,有效抑制了高次模振荡。

一种工作于高次模的矩形微带天线设计

设计了一种工作于高次模的矩形微带天线。该天线采用同轴探针进行双馈电,以激励起TM02模和TM20模产生全向性锥形波瓣方向图。使用HFSS13仿真软件进行仿真,实测结果表明,在2 320~2 370 MHz带宽范围内,天线方向图具有全向性锥形波瓣,电压驻波比小于1.8,增益为4.5dBi,最大辐射方向不圆度为2.4dB。

用直线法计算TEMcell中高次模截止频率

提出用直线法计算ＴＥＭｃｅｌｌ中高次模截止频率，求出了多个ＴＥ和ＴＭ模的截止频率值。所得结果与其他方法的结果吻合，表明直线法的精度高、计算量小，是很有效的方法。