220GHz邊廊模準(zhǔn)光模式變換器的研究.pdf

1、朝著高頻率、高功率方向發(fā)展的回旋管其工作模式通常采用低損耗的高階腔體模式，高階腔體模式在過模結(jié)構(gòu)中傳輸時(shí)衍射嚴(yán)重且極化損耗較大，因此需轉(zhuǎn)換為自由空間高斯波束或者有利于傳輸?shù)牡碗A波導(dǎo)模式。由于在高頻段，傳統(tǒng)的波導(dǎo)模式轉(zhuǎn)換器對(duì)高階模式進(jìn)行降階轉(zhuǎn)換時(shí)存在很多困難和缺點(diǎn)。因此，可以通過Vlasov準(zhǔn)光模式轉(zhuǎn)換器將其工作模式轉(zhuǎn)換為基模高斯波束（00TEM模）。本論文主要研究并設(shè)計(jì)一種220GHz52TE邊廊模式準(zhǔn)光 Vlasov模式轉(zhuǎn)換器以及設(shè)計(jì)

2、并加工實(shí)驗(yàn)測(cè)試一種220GHz由矩形波導(dǎo)10TE模式轉(zhuǎn)換為圓波導(dǎo)01TE模式的側(cè)壁耦合模式轉(zhuǎn)換器。
　　首先利用幾何光學(xué)理論詳細(xì)分析了Vlasov模式轉(zhuǎn)換器的基本原理并推算出輻射器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)公式。根據(jù)光線傳輸?shù)脑?，通過坐標(biāo)系的平移設(shè)計(jì)出空間中反射鏡系統(tǒng)以及輸出窗處的位置。利用矢量繞射理論描述了電磁波束在整個(gè)模式轉(zhuǎn)換器中的轉(zhuǎn)換過程，將螺旋切口的口徑積分面分成兩部分進(jìn)行計(jì)算，然后對(duì)螺旋切口部分的遮擋效應(yīng)進(jìn)行了詳細(xì)分析研究，運(yùn)用迭代法

3、算出螺旋切口部分向空間反射的電磁波。最后利用MATLAB軟件編寫了數(shù)值模擬程序，對(duì)中心頻率220GHz、圓柱波導(dǎo)半徑為5mm的52TE邊廊模式進(jìn)行數(shù)值模擬。模擬結(jié)果顯示輸出窗處的功率轉(zhuǎn)換效率為78.24％，高斯成分含量為94.09%，束腰半徑為6mm。
　　文章最后通過CST軟件仿真和加工實(shí)驗(yàn)測(cè)試了一個(gè)220GHz的側(cè)壁耦合模式轉(zhuǎn)換器，將矩形波導(dǎo)的10TE模式轉(zhuǎn)換為圓波導(dǎo)的01TE模式。仿真結(jié)果顯示在中心頻率為220GHz時(shí)的轉(zhuǎn)換