新型高功率微波移相器研究.pdf

1、由于產(chǎn)生高功率微波的物理機(jī)制以及高功率微波源工藝結(jié)構(gòu)的固有限制，各種高功率微波源都有其功率上限。為了進(jìn)一步提高高功率微波系統(tǒng)的輸出功率，功率合成技術(shù)和天線相控陣掃描技術(shù)將是該領(lǐng)域內(nèi)的重要發(fā)展方向。其中，高功率微波移相器技術(shù)，作為高功率微波相位控制和功率合成的關(guān)鍵技術(shù)之一，亟待研究。根據(jù)高功率微波合成系統(tǒng)的應(yīng)用要求，需要設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊、功率容量高、調(diào)相方式簡(jiǎn)便的新型高功率微波移相器?；诖?，本文設(shè)計(jì)了一種新型的十字轉(zhuǎn)門(mén)式移相器，對(duì)構(gòu)成該移相

2、器的緊湊型十字圓極化器、弧形膜片圓極化器進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，主要包括以下內(nèi)容：
　　1、改進(jìn)并設(shè)計(jì)了一種緊湊型十字圓極化器。
　　利用波導(dǎo)理論推導(dǎo)了器件結(jié)構(gòu)參數(shù)為實(shí)現(xiàn)圓極化所滿足的具體條件。在此基礎(chǔ)上，對(duì)十字形波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)及十字形波導(dǎo)圓極化器進(jìn)行了詳細(xì)的數(shù)值仿真研究，并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，最終設(shè)計(jì)出的緊湊型十字圓極化器，具有較高的傳輸效率和端口隔離度，同時(shí)兼具良好的圓極化特性。仿真研究顯示：在中心頻率1.575GHz處，該圓極化器

3、的傳輸效率超過(guò)99.7％，軸比約為0.03dB；在1.53~1.62GHz的頻率范圍內(nèi)，傳輸效率超過(guò)97.5%，軸比小于2.5dB，功率容量約為2GW。
　　2、提出并設(shè)計(jì)了一種弧形膜片圓極化器。
　　通過(guò)等效電路理論分析得到了弧形膜片的歸一化電納表達(dá)式，同時(shí)得到了弧形膜片極化器的傳輸矩陣。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了加載三組弧形膜片、工作頻率在1.575GHz的圓極化器，并對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的仿真驗(yàn)證。結(jié)果表明：該圓極化器能夠有效實(shí)現(xiàn)同軸

4、 TEM模式到圓極化 TE11模式的轉(zhuǎn)換，中心頻率處轉(zhuǎn)換效率超過(guò)99.9%，軸比約為0.015dB；在1.545~1.62GHz的頻率范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)換效率超過(guò)97.0%，軸比小于3dB，功率容量約為2.8GW。
　　3、合成設(shè)計(jì)了一種新型十字轉(zhuǎn)門(mén)移相器。
　　移相器以同軸TEM模式注入，以矩形波導(dǎo)TE10模式輸出。仿真研究表明：該移相器可以實(shí)現(xiàn)0~360°的線性相移。在中心頻率1.575GHz處，移相器工作過(guò)程中傳輸效率始終超過(guò)

5、99%，在1.57~1.595GHz的頻率范圍內(nèi)，傳輸效率達(dá)到95%以上，功率容量約為2GW。
　　4、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與測(cè)試。
　　對(duì)兩種圓極化器進(jìn)行了工程設(shè)計(jì)和工程加工，完成了十字轉(zhuǎn)門(mén)式移相器的組裝，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)冷測(cè)。結(jié)果表明：移相器為線性移相，在中心頻率1.575GHz處，移相器的平均傳輸效率約為95%，在1.568~1.572GHz的頻率范圍內(nèi)，傳輸效率在91.8%~98.1%內(nèi)波動(dòng)，考慮到加工誤差，結(jié)果在可接受范圍內(nèi)，達(dá)到