圆波导TE01模激励器设计及实验研究

对比分析了几种可输出圆波导TE_(01)模激励器的仿真设计结果。结果表明,利用行波功分结构实现矩形波导TE_(10)模到4路矩形波导TE_(10)模的等幅同相功分,进而合成转换成圆波导TE_(01)模的转换过程,可在较宽的频带范围内,实现圆波导TE_(01)模的高效激励。以中心频率9.40GHz仿真设计的圆波导TE_(01)模激励器,在中心频率上的传输效率超过99.9%;在9.08~9.61GHz的频率范围内,传输效率大于99%。实验测量结果表明,所加工激励器在较宽的频带范围内,传输损耗优于-0.2dB,与仿真结果的差异主要来自于波导壁面的欧姆损耗和波同转换结构;器件工作频带内平坦特性良好,有利于开展测量工作。

915 MHz TE10-TE01模式转换器设计

本文设计了一种可实现矩形波导TE10模式转换为圆波导TE01模式的转换器,用于电子回旋共振(ECR)技术薄膜沉积,使微波功率以特定模式分布在反应腔中与磁场共同作用产生等离子体,并由磁控管输出的微波中心频率为915 MHz。在满足工作带宽要求的基础上尽量提高转换效率,抑制噪声模式。通过三维仿真软件HFSS对结构进行优化,在915 MHz中心频率处转换效率达到99.90%,在中心频率20MHz范围内转换效率达到99.00%,能够满足磁控管工作频率在915 MHz下的带宽要求。

回旋速调管TE_(01)-HE_(11)模式变换器

根据耦合波理论,编制了优化计算程序,优化了30.5GHz TE01-TE11模式变换器的几何结构,得到了其可实现最高模式变换效率的几何参量.用仿真软件优化设计了同一工作频率的TE11-HE11模式变换器.结果表明这两个模式变换器组成的TE01-HE11复合模式变换器在30.5GHz和1%带宽内具有97.0%以上的TE01-HE11模式转化效率.测试表明该复合模式变换器具有良好的模式变换性能.

8mm波段高功率TE_(01)-HE_(11)模式变换系统

根据耦合波理论,对8 mm波段TE01-TE11模式变换器的几何结构进行了优化分析,得到了最优几何参量。用仿真软件优化设计了同一波段TE11-HE11模式变换器。数值计算和仿真结果表明这两个模式变换器组成的TE01-HE11模式变换系统在30.5 GHz和3%带宽内具有99.0%以上的TE01-HE11模式转化效率。热测试验结果表明该系统具有良好的模式变换性能。

V波段圆波导TE_(01)模式激励器

V波段圆波导TE01模式激励器由矩形TE10模式到矩形TE20模式变换器和矩形TE20模式到圆波导TE01模式变换器组成。采用H面(磁面)转弯激励的方式实现矩形TE10模式到矩形TE20模式的变换;根据圆波导TE01模式的场分布特性,引入过模波导实现了矩形TE20到圆波导TE01的变换。计算结果表明设计的激励器转换效率在95%以上;模式纯度在98%以上的相对带宽可达4.2 GHz;其中在43.4 GHz处的最大转换效率为99.08%,纯度为99.20%。

高功率微波COBRA天线辐射特性研究

阐述COBRA天线的工作原理,运用口面场法计算出天线的辐射公式,最后分别通过数值计算和软件模拟的方式,对Ka波段的COBRA天线进行了数值分析,实现了天线的圆极化轴向辐射。在工作频率为34 GHz时,增益可达27.3 dBi,主瓣宽度为4.6°,旁瓣电平为-10.2 dB。

Q波段圆波导轴线弯曲TE_(01)-TE_(11)模式变换器设计

在模式耦合理论的基础上,采用相位重匹配技术对圆波导轴线弯曲TE01-TE11模式变换器进行了数值优化计算和分析.在Q波段给出了两种不同周期数TE01-TE11模式变换器的优化设计参数.数值计算表明:四周期模式变换器的最高转换效率为98.82%,带宽为2.2 GHz,六周期最高转换效率为99.89%,带宽为1.7 GHz.研究了模式变换器关键几何尺寸在小范围内变化对转换效率的影响.并利用HFSS对给出的模式变换器进行了仿真,仿真结果与数值模拟一致性较好.同时加工了六周期结构模式变换器并进行了小功率热测实验,测试结果表明输出了模式纯度较高的TE11模式.

94GHz圆波导TE_(01)模式激励器研究

给出了一种W波段圆波导TE01模式激励器的设计过程,该激励器由TE□10→TE□20模式变换器和TE□20→TE○01模式变换器组成。通过垂直激励的方式使信号穿过标准波导和过模波导来实现TE□10→TE□20的转换,并根据TE□20模式、TE○01模式的场分布特性,引入了一个特殊的波导结构有效地实现了TE□20→TE○01的转换。模拟结果表明设计的激励器的转换效率在97%以上的带宽可以达到4.8 GHz,其中在93.6 GHz处的最大转换效率为98.68%,纯度为98.94%。设计的激励器结构简单,造价便宜,转换效率高,频带宽等。该模式激励器可应用于高功率微波器件的低功率测试中。

一种使用TE_(11)为过渡模的TE_(01)-HE_(11)模式变换器设计（英文）

基于弯曲圆波导耦合理论和规则圆波导突变结构模式匹配法,利用MATLAB软件编写的相关数值计算程序得到波导模式转换结构的优化参量,最终使用CST软件对模型进行了仿真和验证.该系统主要由三部分组成:一个TE_(01)-TE_(01)的过渡器,TE_(01)-TE_(11)和TE_(11)-HE_(11)的圆波导模式转换器.计算结果表明,该TE01-HE11模式转换系统在24.13 GHz的频率有5%的带宽、转换效率超过了99%.计算结果、仿真结果和实物冷测结果是一致的.

蛇形弯曲TE_(01)-TE_(11)模式变换器的设计

在耦合波理论的基础上,采用相位重匹配技术对蛇形弯曲TE01-TE11模式变换器进行了数值优化计算和验证分析。通过数值计算在Q波段给出了最高转换效率为98.84%,转换效率大于90%的带宽为2.2GHz的长度为0.232m的蛇形弯曲模式变换器。并利用HFSS对得到的模式变换器进行了仿真验证,获得的模拟结果与数值模拟一致性较好。该结论可为回旋行波管外接模式变换器的设计提供了技术支撑。

一种新型的90°弯曲圆波导TE_(01)-TM_(11)模式变换器的设计

在耦合波理论的基础上,对圆波导轴线弯曲结构的TE01-TM11模式变换器进行了理论分析。同时使用MATLAB编制了迭代法的计算程序,并进行了大量的数值计算和优化,设计出了一种新型的90°弯曲圆波导TE01-TM11模式变换器,并给出该TE01-TM11模式变换器的最优化结构轮廓。数值计算表明该模式变换器的最高转换效率达到99.55%,转换效率大于95%的带宽超过29%。最后,利用CST仿真软件对该模式变换器进行了仿真验证,仿真结果与数值计算结果一致性较好。

一种紧凑的圆波导TE_(01)模式激励器

提出了一种基于微带结构的K波段圆波导TE01模式的激励器。该激励器由四个微带贴片单元环形排列组成,通过设计合理的馈电网络实现TE01模式的辐射。运用HFSS电磁仿真工具分析了该激励器在圆波导中对TE01模式电磁波的激励情况,并设计了一个微波传输损耗测量实验来验证TE01模式激励的有效性。