高阶过模Denisov辐射器设计

应用几何光学理论分析了高阶过模Denisov辐射器的基本工作原理。以耦合波理论为基础,给出了高阶过模Denisov辐射器的设计方法。结合3mm波段边廊模回旋管的具体参数,研究了3mm波段工作模式为TE6,2的Denisov辐射器。采用编制的数值计算程序,优化得到可靠的最优波导壁扰动几何参量,据此设计出了紧凑的96.4GHz工作模式为TE6,2的Denisov辐射器。经全电磁场仿真验证,该辐射器壁电流发生了较好的汇聚,在切割边缘电流幅值降为汇聚中心点的10%,输出准高斯束能量转换效率为96.51%。

110GHz回旋管Denisov型准光模式变换器的研究与设计

对一种由Densiov型辐射器和四面反射镜面系统组成的准光模式变换器开展了详细的研究和设计。采用几何光学理论,分析了Denisov型辐射器的工作原理,推导了模式叠加形成高斯分布的过程。基于耦合模理论,提出了辐射器波纹波导的设计方法。针对110GHz,TE22,6模回旋管的具体参数设计和优化了辐射器和镜面系统,编写仿真程序,对波导切口处辐射场和镜面散射场进行数值模拟。计算结果表明,输出窗口处得到较好的高斯波束,高斯效率达到95.8%,功率转换效率为94.7%。

3mm TE_(6,2)模Denisov辐射器设计

提出了可应用于3mm波段回旋管的TE6,2模式Denisov辐射器。以耦合波理论为基础,给出Denisov辐射器的设计方法。结合3mm波段边廊模回旋管的具体参数,采用编制的数值计算程序,优化得到该模式Denisov辐射器,辐射器全长52mm。全电磁场仿真表明,该辐射器切割边缘电流幅值降为汇聚中心点的10%。由其组成的模式变换器,冷测结果好于Vlasov模式变换器。

96GHz边廊模Denisov辐射器

介绍了采用Denisov辐射器将96 GHz边廊模式信号转换为高斯波束的设计、仿真及测试结果.基于耦合波理论给出Denisov辐射器的设计方法.根据96 GHz TE_(6,2)模式Denisov准光模式转换器结构布局的要求,优化得到Denisov辐射器,输入半径6.4 mm,长52 mm,辐射器切割边缘电流幅值为汇聚中心点的10%,输出准高斯能量转换效率达96.51%.由其组成的准光模式转换器冷测输出高斯波束束腰直径22.4 mm,矢量转换效率大于95%.

95GHz回旋振荡管高效率准光模式变换器的设计与模拟

研究并设计了一种针对95 GHZ TE_(6.2)模回旋振荡管的高效率准光模式变换器。该模式变换器由一个Denisov型开口辐射器和四级反射镜面构成。首先详细介绍了开口辐射器和反射镜面的设计方法,再利用耦合模理论、矢量绕射理论分析了其工作过程,最后结合具体参数编写了模拟仿真程序对设计结果进行模拟,并采用相位校正算法对镜面形状进行优化。仿真结果表明,该模式变换器拥有较好的转换效率和高于94%的模式纯度。

170 GHz兆瓦级回旋管TE_(25,10)准光模式变换器设计

为满足聚变用170 GHz回旋管高功率输出和高效率传输的要求,需将高阶工作模式TE_(25,10)转换为高斯波束;针对这一技术需求,完成了170 GHz、TE_(25,10)模式高效准光模式变换器的设计,准光模式变换器由辐射器和镜面系统组成。基于几何光学和耦合波理论,完成了Denisov型辐射器相关设计;基于矢量衍射定理和相位校正算法,设计了由一个抛物面镜面、一个准椭圆镜面及一个相位校正镜面组成的镜面系统;使用Surf3D软件对辐射器进行了优化和计算,使用三维全波仿真软件FEKO对镜面系统进行了优化和计算,主要对辐射器微扰幅值、位置分布及相位差进行了优化。所设计准光模式变换器系统的能量转换效率约为95.2%,波束在输出窗处的标量高斯含量约为97.6%,矢量高斯含量约为91.8%,达到了回旋管的应用要求。

170GHz回旋管准光模式变换器的设计

针对170 GHz回旋管研究,设计了一种高效Denisov准光模式变换器,该回旋管工作在TE_(31,8)模式。模式变换器由微扰结构的辐射器和镜面系统组成。基于耦合模理论和矢量绕射理论,研究了两级微扰辐射器,优化设计了镜面系统。仿真结果显示,TE_(31,8)模式转换为高斯光束,其输出功率转换效率为93.7%。

一种准光模式变换器的设计和实验

准光模式变换器是实现高功率回旋管高效输出的重要部件。该文针对140 GHz,TE_(28,8)模回旋振荡管研制,开展以Denisov型辐射器和3个准光镜面构成的准光模式变换器设计与实验研究。利用标量衍射法优化辐射器辐射口径处的场分布,其与理想高斯场之间的矢量相关性为96.2%;基于几何光学和高斯波束匹配方法设计了聚焦镜面与波束整形镜面,采用3维全波分析软件Surf3D获得各个镜面上及输出窗处的场分布,对所设计的镜面系统进行了仿真验证,在输出窗处获得了高斯模式含量为96.67%的输出波束,整个模式变换器的功率转换效率为93.98%。以自行研制的TE_(28,8)模激励器作为准光模式变换器的输入,通过对模式变换器转换性能仿真结果验证,在严格控制加工精度及装配和实验过程的基础上,完成了准光模式变换器转换性能的冷测实验。实验结果表明,设计和实验具有合理的一致性,可以作为准光模式变换器工程应用设计和验证手段。