紧凑共轴圆波导模式转换器研究

发布时间：2017-12-09 17:02

  本文关键词：紧凑共轴圆波导模式转换器研究

  更多相关文章： 模式转换器 径向双层介质 圆波导 TM02模式 圆波导 TE11模式 圆波导 HE11模式

【摘要】：高功率微波技术在军事和民用方面应用广泛,具有重要的商业价值与战略意义。波导模式转换器在高功率微波系统中发挥着重要作用,它能够对高功率微波源产生的微波模式进行转换控制,达到微波信号高效传输与定向辐射的目的。论文围绕圆波导微波模式的转换与辐射问题,对圆波导TM02-TE11模式转换器和圆波导TE11-HE11模式转换器展开了理论分析与实验研究。提出并研究了一种结构紧凑且输入输出共轴的线极化圆波导TM02-TE11模式转换器,其模式转换结构主要由加载在圆波导中的金属内筒和金属隔板组成。在理论分析的基础上对它进行了详细的仿真与实验研究。在设计频点9.4 GHz上,该线极化模式转换器输出的线极化圆波导TE11模式的纯度高达99.6%,估算功率容量为1.66 GW;在9.23~9.83 GHz频带范围内其转换效率大于90%。实验测试结果与数值模拟结果吻合较好。通过在该线极化模式转换器的输出圆波导中合理加载聚苯乙烯介质板,设计实现了一种结构紧凑且输入输出共轴的圆极化圆波导TM02-TE11模式转换器。模拟结果显示:在设计频点9.4 GHz上,该圆极化模式转换器的转换效率为94.6%,轴比为1.06;在9.06~9.53 GHz和8.80~9.64 GHz这两个频带范围内其转换效率分别大于90%和80%,且轴比均小于1.20。深入分析了圆波导中加载径向双层介质时微波在其中的传播特性。在此基础上,提出并研究了一种结构紧凑且输入输出共轴的圆波导TE11-HE11模式转换器,其模式转换结构由加载在圆波导中的相对介电常数为2.5的聚苯乙烯内层介质和相对介电常数为1.06的聚苯乙烯硬质泡沫包层介质组成。模拟结果表明:在8.2~10.2 GHz频带范围内该模式转换器可以输出高纯度的圆波导HE11模式。在该模式转换器的输出端连接终端开口圆波导或小张角圆锥喇叭,分别设计实现了两种圆波导TE11-HE11模式转换天线。模拟结果表明:在较宽频带范围内,这两种模式转换天线E面和H面的远场辐射方向图在一定波束宽度内均具有较高的等化特性。测试结果表明:在9.0~9.8 GHz频带范围内这两种模式转换天线的驻波系数均低于1.60,增益的实测结果与仿真结果吻合较好。
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN814

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本文编号：1271133