高功率TE 01 过模斜接弯头设计
发布时间：2021-08-08 07:42
设计并分析了TE01斜接弯头结构,该结构由两段相同且垂直的模式变换段及与模式变换段呈45°斜接的金属镜面组成。整个结构等效于两个模式变换段对接,但中间存在间距为波导直径的缝隙。模式变换段将纯TE01模式转换为TE01和TE02的混合模式,该混合模式在缝隙中传播时电场呈现对称分布,从而降低了模式转换损耗,提高了传输效率。对设计的Ka波段TE01斜接弯头结构的理论仿真和加工实测结果表明:中心频点转换效率在98%以上,在2 GHz带宽内传输效率95%以上,插损小于0.2 dB,驻波小于1.2。
【文章来源】：强激光与粒子束. 2014,26(06)北大核心EICSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
斜接波导结构及其等效结构
－1)nA0nＲ0槡nX0naexp－jkＲ0n()a=0(3)因而，TE01和TE02的模比为A02A01=－β02β槡01X01X02expjβ2－β()1[]a(4)从式(3)可以看出，当仅有一种模式输入时，在r=a处，电场关于半径的导数不为零，只有当两种及以上模式混合时式(3)才可能为零。从式(4)可知，这两个模式的模式比例是随波导半径和工作频率变化的。本文采用波导渐变结构来实现TE01模和TE02模的混合［10］，再通过直波导移相来得到所需的相位关系，结构示意图如图2所示，OP段为模式变换段，PQ段为移相段。根据图3所示的设计流程框图，设计中心频率35GHz，输入口径?49．8mm，传输口径?66．4mm，根据传输模式可知X01=3．832，X02=7．016，由式(3)得出中心频点TE01和TE02模比为:A02/A01=－0．537;对应TE01和TE02功率比分别为77．6%，22．4%。传输路径a=33．2mm时，即在Q面TE01和TE02相位差为:α=π+(β2－β1)a=138°。从?49．8mm渐变到?66．4mm，通过CST仿真设计渐变波导，优化长度和斜率，当长度为30mm可较理想地实现要求的功率比，同时也可知模式变换段输出口P面TE01模与TE02模相位差，根据P面、Q面相位差，可确定移相段PQ的长度。Fig．2Miterbenddesign图2斜接弯头设计示意图Fig．3Flowschemeofdesign图3设计流程框图2仿真及实测结果分析本文设计的TE01过模准光斜接圆波导结构如图4所示，移相段可根据插入的薄片厚度微调相位差。图5为剖面电场强度分布，场强最大的位置为斜接镜面，当发射功率为1W时，最大场强为1183V/m，按空气击穿场强30MV/m计算，功率容量6．4MW。对于相同的材料，场强大的地方损耗也大，损?
jkＲ0n()a=0(3)因而，TE01和TE02的模比为A02A01=－β02β槡01X01X02expjβ2－β()1[]a(4)从式(3)可以看出，当仅有一种模式输入时，在r=a处，电场关于半径的导数不为零，只有当两种及以上模式混合时式(3)才可能为零。从式(4)可知，这两个模式的模式比例是随波导半径和工作频率变化的。本文采用波导渐变结构来实现TE01模和TE02模的混合［10］，再通过直波导移相来得到所需的相位关系，结构示意图如图2所示，OP段为模式变换段，PQ段为移相段。根据图3所示的设计流程框图，设计中心频率35GHz，输入口径?49．8mm，传输口径?66．4mm，根据传输模式可知X01=3．832，X02=7．016，由式(3)得出中心频点TE01和TE02模比为:A02/A01=－0．537;对应TE01和TE02功率比分别为77．6%，22．4%。传输路径a=33．2mm时，即在Q面TE01和TE02相位差为:α=π+(β2－β1)a=138°。从?49．8mm渐变到?66．4mm，通过CST仿真设计渐变波导，优化长度和斜率，当长度为30mm可较理想地实现要求的功率比，同时也可知模式变换段输出口P面TE01模与TE02模相位差，根据P面、Q面相位差，可确定移相段PQ的长度。Fig．2Miterbenddesign图2斜接弯头设计示意图Fig．3Flowschemeofdesign图3设计流程框图2仿真及实测结果分析本文设计的TE01过模准光斜接圆波导结构如图4所示，移相段可根据插入的薄片厚度微调相位差。图5为剖面电场强度分布，场强最大的位置为斜接镜面，当发射功率为1W时，最大场强为1183V/m，按空气击穿场强30MV/m计算，功率容量6．4MW。对于相同的材料，场强大的地方损耗也大，损耗大则微波能转化为热能多。为了减小斜接弯头的
【参考文献】：
期刊论文
[1]紧凑型宽带TE01-TE02模式转换器[J]. 王强,周海京,杨春,李彪. 强激光与粒子束. 2013(02)
[2]TE01-TE11模式变换器的迭代设计方法[J]. 王强,周海京,杨春,李彪,赫英毅. 强激光与粒子束. 2011(11)
[3]过模圆转弯波导的设计与实验[J]. 丁艳峰,刘庆想,张健穹. 强激光与粒子束. 2011(08)
[4]高功率微波弯曲圆波导设计[J]. 袁成卫,钟辉煌,钱宝良. 强激光与粒子束. 2009(02)
本文编号：3329533
【文章来源】：强激光与粒子束. 2014,26(06)北大核心EICSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
斜接波导结构及其等效结构
－1)nA0nＲ0槡nX0naexp－jkＲ0n()a=0(3)因而，TE01和TE02的模比为A02A01=－β02β槡01X01X02expjβ2－β()1[]a(4)从式(3)可以看出，当仅有一种模式输入时，在r=a处，电场关于半径的导数不为零，只有当两种及以上模式混合时式(3)才可能为零。从式(4)可知，这两个模式的模式比例是随波导半径和工作频率变化的。本文采用波导渐变结构来实现TE01模和TE02模的混合［10］，再通过直波导移相来得到所需的相位关系，结构示意图如图2所示，OP段为模式变换段，PQ段为移相段。根据图3所示的设计流程框图，设计中心频率35GHz，输入口径?49．8mm，传输口径?66．4mm，根据传输模式可知X01=3．832，X02=7．016，由式(3)得出中心频点TE01和TE02模比为:A02/A01=－0．537;对应TE01和TE02功率比分别为77．6%，22．4%。传输路径a=33．2mm时，即在Q面TE01和TE02相位差为:α=π+(β2－β1)a=138°。从?49．8mm渐变到?66．4mm，通过CST仿真设计渐变波导，优化长度和斜率，当长度为30mm可较理想地实现要求的功率比，同时也可知模式变换段输出口P面TE01模与TE02模相位差，根据P面、Q面相位差，可确定移相段PQ的长度。Fig．2Miterbenddesign图2斜接弯头设计示意图Fig．3Flowschemeofdesign图3设计流程框图2仿真及实测结果分析本文设计的TE01过模准光斜接圆波导结构如图4所示，移相段可根据插入的薄片厚度微调相位差。图5为剖面电场强度分布，场强最大的位置为斜接镜面，当发射功率为1W时，最大场强为1183V/m，按空气击穿场强30MV/m计算，功率容量6．4MW。对于相同的材料，场强大的地方损耗也大，损?
jkＲ0n()a=0(3)因而，TE01和TE02的模比为A02A01=－β02β槡01X01X02expjβ2－β()1[]a(4)从式(3)可以看出，当仅有一种模式输入时，在r=a处，电场关于半径的导数不为零，只有当两种及以上模式混合时式(3)才可能为零。从式(4)可知，这两个模式的模式比例是随波导半径和工作频率变化的。本文采用波导渐变结构来实现TE01模和TE02模的混合［10］，再通过直波导移相来得到所需的相位关系，结构示意图如图2所示，OP段为模式变换段，PQ段为移相段。根据图3所示的设计流程框图，设计中心频率35GHz，输入口径?49．8mm，传输口径?66．4mm，根据传输模式可知X01=3．832，X02=7．016，由式(3)得出中心频点TE01和TE02模比为:A02/A01=－0．537;对应TE01和TE02功率比分别为77．6%，22．4%。传输路径a=33．2mm时，即在Q面TE01和TE02相位差为:α=π+(β2－β1)a=138°。从?49．8mm渐变到?66．4mm，通过CST仿真设计渐变波导，优化长度和斜率，当长度为30mm可较理想地实现要求的功率比，同时也可知模式变换段输出口P面TE01模与TE02模相位差，根据P面、Q面相位差，可确定移相段PQ的长度。Fig．2Miterbenddesign图2斜接弯头设计示意图Fig．3Flowschemeofdesign图3设计流程框图2仿真及实测结果分析本文设计的TE01过模准光斜接圆波导结构如图4所示，移相段可根据插入的薄片厚度微调相位差。图5为剖面电场强度分布，场强最大的位置为斜接镜面，当发射功率为1W时，最大场强为1183V/m，按空气击穿场强30MV/m计算，功率容量6．4MW。对于相同的材料，场强大的地方损耗也大，损耗大则微波能转化为热能多。为了减小斜接弯头的
【参考文献】：
期刊论文
[1]紧凑型宽带TE01-TE02模式转换器[J]. 王强,周海京,杨春,李彪. 强激光与粒子束. 2013(02)
[2]TE01-TE11模式变换器的迭代设计方法[J]. 王强,周海京,杨春,李彪,赫英毅. 强激光与粒子束. 2011(11)
[3]过模圆转弯波导的设计与实验[J]. 丁艳峰,刘庆想,张健穹. 强激光与粒子束. 2011(08)
[4]高功率微波弯曲圆波导设计[J]. 袁成卫,钟辉煌,钱宝良. 强激光与粒子束. 2009(02)
本文编号：3329533
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