新型高功率微波移相器研究

发布时间：2018-07-10 18:47

本文选题：高功率微波 + 高功率微波移相器　；参考：《国防科学技术大学》2015年硕士论文

【摘要】：由于产生高功率微波的物理机制以及高功率微波源工艺结构的固有限制,各种高功率微波源都有其功率上限。为了进一步提高高功率微波系统的输出功率,功率合成技术和天线相控阵扫描技术将是该领域内的重要发展方向。其中,高功率微波移相器技术,作为高功率微波相位控制和功率合成的关键技术之一,亟待研究。根据高功率微波合成系统的应用要求,需要设计结构紧凑、功率容量高、调相方式简便的新型高功率微波移相器。基于此,本文设计了一种新型的十字转门式移相器,对构成该移相器的紧凑型十字圆极化器、弧形膜片圆极化器进行了系统的研究,主要包括以下内容:1、改进并设计了一种紧凑型十字圆极化器。利用波导理论推导了器件结构参数为实现圆极化所满足的具体条件。在此基础上,对十字形波导网络及十字形波导圆极化器进行了详细的数值仿真研究,并对其结构进行了改进,最终设计出的紧凑型十字圆极化器,具有较高的传输效率和端口隔离度,同时兼具良好的圆极化特性。仿真研究显示:在中心频率1.575GHz处,该圆极化器的传输效率超过99.7%,轴比约为0.03dB;在1.53~1.62GHz的频率范围内,传输效率超过97.5%,轴比小于2.5dB,功率容量约为2GW。2、提出并设计了一种弧形膜片圆极化器。通过等效电路理论分析得到了弧形膜片的归一化电纳表达式,同时得到了弧形膜片极化器的传输矩阵。在此基础上设计了加载三组弧形膜片、工作频率在1.575GHz的圆极化器,并对其进行了详细的仿真验证。结果表明:该圆极化器能够有效实现同轴TEM模式到圆极化TE11模式的转换,中心频率处转换效率超过99.9%,轴比约为0.015dB;在1.545~1.62GHz的频率范围内,转换效率超过97.0%,轴比小于3dB,功率容量约为2.8GW。3、合成设计了一种新型十字转门移相器。移相器以同轴TEM模式注入,以矩形波导TE10模式输出。仿真研究表明:该移相器可以实现0~360°的线性相移。在中心频率1.575GHz处,移相器工作过程中传输效率始终超过99%,在1.57~1.595GHz的频率范围内,传输效率达到95%以上,功率容量约为2GW。4、实验设计与测试。对两种圆极化器进行了工程设计和工程加工,完成了十字转门式移相器的组装,并进行了实验冷测。结果表明:移相器为线性移相,在中心频率1.575GHz处,移相器的平均传输效率约为95%,在1.568~1.572GHz的频率范围内,传输效率在91.8%~98.1%内波动,考虑到加工误差,结果在可接受范围内,达到了预期设计目标。
[Abstract]:In order to further improve the output power of the high power microwave system , the power synthesis technology and the antenna phased array scanning technology are the important developing directions in this field . The transmission efficiency is over 95 % and the power capacity is about 2 GW . 4 . The experimental design and test are carried out in the frequency range of 1 . 57 ~ 1 . 59GHz . The design and engineering of the two circular polarizers are carried out . The results show that the phase shifter is a linear phase shift , and the average transmission efficiency of the phase shifter is about 95 % at the center frequency of 1.575 GHz .
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN623

【参考文献】