大功率毫米波功率测量系统研究
发布时间：2021-10-30 15:36
大功率毫米波功率测量系统是测试高功率毫米波源性能的必要手段。现阶段,大功率毫米波检测系统包括水负载功率测量系统和定向耦合器检测系统。水负载功率测量系统的核心器件为水负载,其利用水对波的强吸收作用实现电磁能到热能的能量转换。定向耦合器检测系统通过能量耦合的方式,实现在线包络监测,频谱分析等功能,其核心器件为定向耦合器。本文主要针对大功率毫米波测量系统中的核心器件（水负载、定向耦合器）进行了深入研究。论文第二章进行了宽带水负载和定向耦合器的理论研究。首先,论文提出并采用几何光学分析方法简化分析水负载内电磁波射线传播。综合分析水负载材料的介电常数、厚度以及水负载高度对射线传播路径的影响。然后,根据反射相消原理,推导了射线发生反射相消现象时水负载材料厚度的计算公式,实现了低驻波比、宽带水负载的理论设计。最后,简要阐述了波导定向耦合器的基本工作原理:小孔耦合原理与相位叠加原理,并对等孔径、等间距定向耦合器进行了公式推导。第三章完成了Ku、Ka、Ka-Q波段TE01模水负载以及Ka波段周期结构干负载的设计。首先,根据反射相消原理,计算TE01模发生反射相...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水负载功率测量原理图
如图1-2 所示。图 1-2 定向耦合器法测试原理将应用于特定波段、特定模式的定向耦合器法与毫米波源输出结构相连接，通过小孔耦合的方式，将输出能量耦合出较小的一部分。通过示波器连接定向耦合器的副波导输出端口实现输出功率测量、驻波特性以及传输参数检测。同时，耦合器主波导输出端口能量将通过波导结构进入到吸收负载内。定向耦合器是功
波比可以达到小于 1.20 的水平；S 波段干负载功率容到小于 1.20 的水平[16]。2016 年，俄罗斯的 Yuri Vale 波段高功率容量干负载，采用了 SIC（碳化硅）材料，验结果表明在 3±0.15 GHz 频段内驻波比小于 1.06，峰功率容量为 5kW[17]。但是，以上干负载都是采用矩形行波管等圆波导输出结构的干负载的研究较少。载利用水对微波、毫米波的强吸收特性[18][19]，将电磁过水负载内的循环冷却水将热量带走，因此这种负载水负载主要分为两种结构：吸收式水负载和辐射式水收式水负载基本结构分为斜插水管结构、圆锥结构管结构水负载具有低反射的特点，但是由于水室与微，功率容量不足，无法实现高功率微波能量吸收。圆载工作频带较宽，但是由于水室放置在波导内部，易全性较差；辐射式水负载通过端口辐射的方式进行电效的解决了吸收式负载易碎、漏水的问题。
【参考文献】：
期刊论文
[1]S波段系列干负载的研制[J]. 贺祥,赵风利,王湘鉴,张敬如,束冠. 强激光与粒子束. 2015(06)
[2]Ku波段回旋行波管设计与分析[J]. 蒲友雷,罗勇,鄢然,刘国,蒋伟. 微波学报. 2012(03)
[3]Ka波段螺旋波纹波导回旋行波管[J]. 薛智浩,刘濮鲲,杜朝海. 强激光与粒子束. 2012(05)
[4]高功率圆波导多孔阵列定向耦合器设计[J]. 刘国,罗勇,王建勋,蒲友雷. 强激光与粒子束. 2012(02)
[5]用于TE01圆电模毫米波水负载大功率计的研制[J]. 刘本田,王峨峰,钱丽军,李志良,冯进军. 真空电子技术. 2010(06)
[6]高功率毫米波回旋器件的需求及发展[J]. 王丽,鄢然,蒲友雷,罗勇. 真空电子技术. 2010(02)
[7]新型大功率水负载的微波和流体设计[J]. 刘亮,单家方,刘甫坤,匡光力. 微波学报. 2008(06)
[8]圆波导-矩形波导小孔耦合定向耦合器设计[J]. 曹乃胜,罗勇,王建勋. 强激光与粒子束. 2008(04)
[9]Design of a New Water Load for S-band 750 kW Continuous Wave High Power Klystron Used in EAST Tokamak[J]. 刘亮,刘甫坤,单家芳,匡光力. Plasma Science and Technology. 2007(02)
[10]新型碳化硅陶瓷基复合材料的研究进展[J]. 张立同,成来飞,徐永东. 航空制造技术. 2003(01)
博士论文
[1]W波段回旋行波管放大器的研究[D]. 来国军.中国科学院研究生院（电子学研究所） 2006
[2]同轴腔回旋管准光学模式转换器[D]. 金践波.西南交通大学 2006
硕士论文
[1]基于S波段新型宽带高功率波导定向耦合器的研究与设计[D]. 马重阳.北京交通大学 2016
[2]3mm定向耦合器及其测试系统的研究[D]. 孟欢欢.电子科技大学 2013
本文编号：3466986
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水负载功率测量原理图
如图1-2 所示。图 1-2 定向耦合器法测试原理将应用于特定波段、特定模式的定向耦合器法与毫米波源输出结构相连接，通过小孔耦合的方式，将输出能量耦合出较小的一部分。通过示波器连接定向耦合器的副波导输出端口实现输出功率测量、驻波特性以及传输参数检测。同时，耦合器主波导输出端口能量将通过波导结构进入到吸收负载内。定向耦合器是功
波比可以达到小于 1.20 的水平；S 波段干负载功率容到小于 1.20 的水平[16]。2016 年，俄罗斯的 Yuri Vale 波段高功率容量干负载，采用了 SIC（碳化硅）材料，验结果表明在 3±0.15 GHz 频段内驻波比小于 1.06，峰功率容量为 5kW[17]。但是，以上干负载都是采用矩形行波管等圆波导输出结构的干负载的研究较少。载利用水对微波、毫米波的强吸收特性[18][19]，将电磁过水负载内的循环冷却水将热量带走，因此这种负载水负载主要分为两种结构：吸收式水负载和辐射式水收式水负载基本结构分为斜插水管结构、圆锥结构管结构水负载具有低反射的特点，但是由于水室与微，功率容量不足，无法实现高功率微波能量吸收。圆载工作频带较宽，但是由于水室放置在波导内部，易全性较差；辐射式水负载通过端口辐射的方式进行电效的解决了吸收式负载易碎、漏水的问题。
【参考文献】：
期刊论文
[1]S波段系列干负载的研制[J]. 贺祥,赵风利,王湘鉴,张敬如,束冠. 强激光与粒子束. 2015(06)
[2]Ku波段回旋行波管设计与分析[J]. 蒲友雷,罗勇,鄢然,刘国,蒋伟. 微波学报. 2012(03)
[3]Ka波段螺旋波纹波导回旋行波管[J]. 薛智浩,刘濮鲲,杜朝海. 强激光与粒子束. 2012(05)
[4]高功率圆波导多孔阵列定向耦合器设计[J]. 刘国,罗勇,王建勋,蒲友雷. 强激光与粒子束. 2012(02)
[5]用于TE01圆电模毫米波水负载大功率计的研制[J]. 刘本田,王峨峰,钱丽军,李志良,冯进军. 真空电子技术. 2010(06)
[6]高功率毫米波回旋器件的需求及发展[J]. 王丽,鄢然,蒲友雷,罗勇. 真空电子技术. 2010(02)
[7]新型大功率水负载的微波和流体设计[J]. 刘亮,单家方,刘甫坤,匡光力. 微波学报. 2008(06)
[8]圆波导-矩形波导小孔耦合定向耦合器设计[J]. 曹乃胜,罗勇,王建勋. 强激光与粒子束. 2008(04)
[9]Design of a New Water Load for S-band 750 kW Continuous Wave High Power Klystron Used in EAST Tokamak[J]. 刘亮,刘甫坤,单家芳,匡光力. Plasma Science and Technology. 2007(02)
[10]新型碳化硅陶瓷基复合材料的研究进展[J]. 张立同,成来飞,徐永东. 航空制造技术. 2003(01)
博士论文
[1]W波段回旋行波管放大器的研究[D]. 来国军.中国科学院研究生院（电子学研究所） 2006
[2]同轴腔回旋管准光学模式转换器[D]. 金践波.西南交通大学 2006
硕士论文
[1]基于S波段新型宽带高功率波导定向耦合器的研究与设计[D]. 马重阳.北京交通大学 2016
[2]3mm定向耦合器及其测试系统的研究[D]. 孟欢欢.电子科技大学 2013
本文编号：3466986
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