過模轉(zhuǎn)變波導(dǎo)的研究.pdf

1、高功率微波技術(shù)是在上世紀(jì)七十年代興起的一門新興學(xué)科。在短短的幾十年里，這門學(xué)科得以迅猛發(fā)展并受到廣泛的重視。目前，被廣泛應(yīng)用于軍事、科學(xué)研究、工業(yè)加工、新材料制備以及醫(yī)學(xué)、生物等多方面領(lǐng)域。
　　 隨著高功率微波技術(shù)的發(fā)展，適用于高功率微波傳輸系統(tǒng)中的饋線，與一般饋線相比，要求能更進一步承受高功率。因而，在高功率微波的饋線系統(tǒng)中，常采用功率容量較高的波導(dǎo)元件，并且在波導(dǎo)內(nèi)部避免使用介質(zhì)。圓波導(dǎo)和同軸波導(dǎo)是兩種常用的微波元件，廣泛

2、應(yīng)用于高功率微波系統(tǒng)中。例如相對論返波管、錐形慢波結(jié)構(gòu)發(fā)生器等采用圓波導(dǎo)提取微波的器件輸出的微波模式為圓波導(dǎo)TM01模；如渡越管、相對論速調(diào)管等采用同軸波導(dǎo)提取微波的器件輸出的微波模式為同軸TEM模。TM01模不是圓波導(dǎo)內(nèi)的最低階模，必須在過模波導(dǎo)內(nèi)傳輸：同軸波導(dǎo)傳輸TEM模時由于需要提高功率容量，一般也采用過模波導(dǎo)進行傳輸。在過模波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)哪Ｊ?，若在傳輸過程中遇到波導(dǎo)轉(zhuǎn)彎，很容易引發(fā)其他模式，從而降低自身傳輸效率。為避免或減小轉(zhuǎn)彎波

3、導(dǎo)中雜模的產(chǎn)生，保證輸出模式與輸入模式的一致性，是應(yīng)用中亟需解決的一個困難，具有重要的研究價值和應(yīng)用價值。
　　 鑒于此背景，本文對過模圓轉(zhuǎn)彎波導(dǎo)和過模同軸轉(zhuǎn)彎波導(dǎo)進行了理論分析，設(shè)計了轉(zhuǎn)彎45度的過模圓轉(zhuǎn)彎波導(dǎo)和轉(zhuǎn)彎45度的過模同軸轉(zhuǎn)彎波導(dǎo)，并分別進行了數(shù)值模擬和實驗研究。
　　 本論文主要工作如下：
　　 1.分析了轉(zhuǎn)彎波導(dǎo)的研究現(xiàn)狀。
　　 2.過模圓轉(zhuǎn)彎波導(dǎo)的設(shè)計。通過對圓波導(dǎo)和半圓波導(dǎo)的理論分析

4、，設(shè)計了一種過模圓轉(zhuǎn)彎波導(dǎo)。其設(shè)計思路為沿過模圓轉(zhuǎn)彎波導(dǎo)的轉(zhuǎn)彎平面插入一塊金屬板，將圓波導(dǎo)轉(zhuǎn)換為兩個半圓波導(dǎo)。圓波導(dǎo)TM01模在半圓波導(dǎo)中轉(zhuǎn)換為半圓波導(dǎo)TE11模，經(jīng)轉(zhuǎn)彎傳輸后，重新將半圓波導(dǎo)TE11模轉(zhuǎn)換為圓波導(dǎo)TM01模，從而實現(xiàn)圓波導(dǎo)TM01模的轉(zhuǎn)彎傳輸，并對該過模圓轉(zhuǎn)彎波導(dǎo)進行了數(shù)值模擬。在此基礎(chǔ)上設(shè)計了一種同軸TEM-圓TM01模式變換器，作為圓波導(dǎo)TM01模的激勵源，并對按照優(yōu)化尺寸加工的過模圓轉(zhuǎn)彎波導(dǎo)進行了實驗研究。

5、>　　 3、過模同軸轉(zhuǎn)彎波導(dǎo)的設(shè)計。通過對同軸波導(dǎo)和180度扇形波導(dǎo)的理論分析，設(shè)計了一種過模同軸轉(zhuǎn)彎波導(dǎo)。其設(shè)計思路為沿轉(zhuǎn)彎平面插入一塊金屬板，將同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換為兩個180度扇形波導(dǎo)。同軸波導(dǎo)TEM模在扇形波導(dǎo)中轉(zhuǎn)換為扇形波導(dǎo)TE11模，經(jīng)轉(zhuǎn)彎傳輸后，重新將扇形波導(dǎo)TE11模轉(zhuǎn)換為同軸波導(dǎo)TEM模，從而實現(xiàn)過模同軸波導(dǎo)TEM模的轉(zhuǎn)彎傳輸，并對該過模同軸轉(zhuǎn)彎波導(dǎo)進行了數(shù)值模擬。
　　 4、過模同軸轉(zhuǎn)彎的優(yōu)化設(shè)計。由于上述過模同軸