一种同轴波导TE01模到圆波导TE02模变换器的数值模拟

该文对一种同轴波导TE01(°)模到圆波导TE02(°)模变换器进行数值模拟研究.通过分析同轴波导与圆波导对接产生的模式转换效果,探讨尖劈模式变换段改善工作模式转换系数和工作频带以及抑制寄生模式的作用.利用Ansoft HFSS对模型进行的数值模拟计算结果表明,这种结构能够实现最大将89.3%输入信号能量转换到TE02(°)模,-3dB带宽约820MHz,带内对主要干扰模式TE01(°)的抑制在10dB以上.     

同轴TE11模与矩波导TE10模的耦合计算

首先建立同轴TE11模与圆波导TE11模的等效关系。进而将同轴TE11模与矩波导TE10模的耦合问题转化为其等效圆波导TE11模与矩波导TE10模的耦合问题。实验证明,理论计算与实测结果吻合。     

同轴TE_(11)~⊙模与矩波导TE_(10)模的耦合计算

首先建立同轴 TE1 1 ⊙ 模与圆波导 TE1 1 o 模的等效关系。进而将同轴 TE1 1 ⊙ 模与矩波导 TE1 0 模的耦合问题转化为其等效圆波导 TE1 1 o 模与矩波导 TE1 0 模的耦合问题。实验证明 ,理论计算与实测结果吻合     

一种新型圆极化高功率微波天线

介绍了一种新型圆极化高功率微波天线,可辐射高功率微波源所产生的 TEM 或 TM_(01)模。该天线由同轴插板式模式转换器和一种新型同轴插板式喇叭组成,模式转换器将输入的同轴 TEM 模转换为4个相位依次相差90°的扇形波导 TE_(11)模,并通过新型喇叭辐射,在轴向上获得了圆极化辐射场。优化设计了一个中心频率为4GHz 的天线,其总长度为385mm,喇叭口径320mm。在中心频率上天线增益为19.3dBi,轴比1.06,反射损耗-20dB。在 3.8～4.2GHz 的频率范围内增益大于18.9dBi,反射损耗小于-10dB。     

基于超材料的TEM-TE11 高功率微波模式转换器

利用高功率容量高折射率的超材料作为移相介质,设计了一种高功率微波TEM-TE11 模式转换器。采用扇形金 属栅格作为材料阵元,通过对阵元的角向及轴向的周期排布得到高折射率超材料并将其填充在模式变换区角向半空间内。 TEM 模微波在通过模式转换区域之后,超材料填充区域电场与未填充材料的真空区域电场相位差达到180°,从而实现 TEM 模到TE11 模的模式转换。采用CST Microwave Studio 软件对模式转换器进行了数值模拟,结果显示该转换器在工 作频点附近具有较高的转换效率,相对带宽约4%。结合模式变换器开展了辐射天线的设计,模拟得到典型的TE11 模远 场方向图。     

采用矩形到同轴扇形渐变TE□10→TE☉01模式变换器带宽特性的研究

该文对一种矩形到同轴扇形渐变TE□10→TE☉01模式变换器的带宽特性进行了研究.分析了工作频带内竞争模式对工作模式的影响,探讨了滤模加载对改善模式转换性能的作用.模拟结果表明,滤模加载可以削弱竞争模式对工作模式的影响.加滤模结构后,模式变换器工作在Ku波段时,在模式转换效率大于70%的情况下,带宽可以大于700MHz.     

径向双层介质加载圆波导的宽带TE_(11)-HE_(11)模式变换器

应用径向双层介质加载圆波导内可以产生混合模HE_(11)模式的原理,提出一种径向双层介质加载圆波导的宽带TE_(11)-HE_(11)模式变换器。在X波段分析了该变换器内微波模式满足的麦克斯韦方程和边界条件,推导出HE_(11)模式的特征方程及混合方程,最后将特征方程与混合方程联立,应用MATLAB软件进行数值求解得到物理模型的设计参数曲线。应用HFSS软件对设计的模式变换器进行模拟优化仿真,结果显示在8.40~10.16GHz频带内输出HE11模式纯度大于96%,最大为99.59%,相对带宽可达18.7%,理论功率容量达3.3GW。该圆波导TE_(11)-HE_(11)模式变换器具有结构简单、输入输出共轴、转换效率高、转换频带宽、功率容量高等优点,应用于微波辐射系统可以极大地提高辐射系统的紧凑性。     

采用矩形到同轴扇形渐变TE10^□→TE01^⊙模式变换器带宽特性的研究

该文对一种矩形到同轴扇形渐变TE10^□→TE01^⊙模式变换器的带宽特性进行了研究。分析了工作频带内竞争模式对工作模式的影响，探讨了滤模加载对改善模式转换性能的作用。模拟结果表明，滤模加载可以削弱竞争模式对工作模式的影响。加滤模结构后，模式变换器工作在Ku波段时，在模式转换效率大于70％的情况下，带宽可以大于700MHz。     

过模弯曲圆波导模式耦合设计

基于耦合波理论,波导轴线采用常规圆弧弯曲和改进的正弦弯曲结构,对TE01—TM11模式变换器进行全面优化分析,计算中考虑了多模、反向波、金属壁所带来的欧姆损耗以及相位重匹配等因素.以正弦弯曲设计的Ka波段TE01—TM11模式变换器的转换效率达到99%,带宽超过32%,并得出常弯曲结构中波导半径、波导曲率、变换器长度和转换效率之间的关系.     

双槽结构模变换器的研究

为了能够有效地分析双槽结构模变换器的传输特性,建立了由一段波纹圆波导连接的2个对称模变换器的分析模型,分析了模变换器的等效导纳特性,并由其等效导纳特性优化选取了其槽深、槽宽,深入研究了入口半径、槽数等因素对模变换器传输性能的影响,总结了各因素对模变换器驻波性能影响的规律,优选了入口半径,给出了该模变换器实现TE11模向HE11模平稳过渡所需要的槽数,结论均可用于指导工程设计.     

回旋管准光辐射器研究与设计

准光辐射器是高功率回旋管准光模式变换器的重要组成部分.采用几何光学理论分析圆波导准光辐射器,根据高斯波束(TEM00模)在辐射器切口处形成的原因,利用耦合波理论设计波纹波导准光辐射器.通过编写程序并进行数值优化完成140 GHz、TE28,8模式回旋管波纹波导准光辐射器的设计,结果表明波纹波导辐射器的总长度仅为205.2 mm,切口长度为47.2 mm,在辐射器螺旋切口Brillouin区内高斯模式标量相关系数大于98%.本文所用的方法也可用于其它频率和模式的回旋管准光辐射器设计.     

旋转模式滤波器的设计

本文给出了扇形波导中的TE模场解。讨论了用扇形波导作为旋转模式滤波器的基本原理。介绍了这种滤波器的设计方法。给出了以TE03模工作时这种滤波器的实验结果。     

Q波段圆波导轴线弯曲TE01-TE11模式变换器设计

在模式耦合理论的基础上, 采用相位重匹配技术对圆波导轴线弯曲TE01-TE11模式变换器进行了数值优化计算和分析.在Q波段给出了两种不同周期数TE01-TE11模式变换器的优化设计参数.数值计算表明: 四周期模式变换器的最高转换效率为98.82%, 带宽为2.2 GHz, 六周期最高转换效率为99.89%, 带宽为1.7 GHz.研究了模式变换器关键几何尺寸在小范围内变化对转换效率的影响.并利用HFSS对给出的模式变换器进行了仿真, 仿真结果与数值模拟一致性较好.同时加工了六周期结构模式变换器并进行了小功率热测实验, 测试结果表明输出了模式纯度较高的TE11模式.     

多模圆同轴波导辐射器的研究

本文研究了多个高次模同时工作的圆同轴波导辐射器,推导出了辐射场计算公式,讨论了波瓣等化的模比值,推导出了圆同轴波导中的台阶所激励的E_(11)模对于H_(11)模的模比的计算式,并给出了典型数表。     

回旋管准光辐射器研究与设计

准光辐射器是高功率回旋管准光模式变换器的重要组成部分.本文首先采用几何光学理论分析圆波导准光辐射器,然后根据高斯波束(TEM00模)在辐射器切口处形成的原因,采用耦合波理论设计波纹波导准光辐射器.通过编写程序并进行数值优化完成140GHz,TE28,8模式回旋管波纹波导准光辐射器的设计,结果表明波纹波导辐射器的总长度仅为205.2mm,切口长度为47.2mm,在辐射器螺旋切口Brillouin区内高斯模式标量相关系数大于98%.本文所用的方法也可用于其它频率和模式的回旋管准光辐射器设计.     

W波段低损耗径向功率合成器设计

介绍了一种采用圆波导TE01模式转换实现的W波段低损耗径向功率合成器。设计出了16路圆波导TE01模径向合成器和圆波导TE01模转换器,整体结构简洁紧凑,利于加工制造。对合成器在85～105 GHz的频带内进行了背靠背测试,驻波低于1.35。扣除模式转换器的损耗,单个径向合成器损耗小于0.35 dB,合成效率大于92%。     

高功率毫米波模式变换中的相位重匹配

在模式耦合理论的基础上,对过模圆波导TM01-TE1模式变换进行了研究．采用不同的相位重匹配方法和选择相应的结构,对TM01-TE1模式变换器进行了优化分析,得出了圆波导半径、弯曲圆波导曲率和频率以及频带宽度之间的变化规律．以此结果可设计出相应的紧凑、高效、宽带毫米波过模圆波导模式转换器．     

一种使用TE11为过渡模的TE01-HE11模式变换器设计

基于弯曲圆波导耦合理论和规则圆波导突变结构模式匹配法, 利用MATLAB软件编写的相关数值计算程序得到波导模式转换结构的优化参量, 最终使用CST软件对模型进行了仿真和验证.该系统主要由三部分组成: 一个TE01-TE01的过渡器, TE01-TE11和TE11-HE11的圆波导模式转换器.计算结果表明, 该TE01-HE11模式转换系统在24.13 GHz的频率有5%的带宽、转换效率超过了99%.计算结果、仿真结果和实物冷测结果是一致的.     

介质填充圆波导中TM01-TE11模式变换的理论和实验研究

提出了采用介质填充实现圆波导中TM01-TE11模式变换的方法,设计了中心频率为7.2GHz的圆波导TM01-TE11模式变换器,并进行模拟研究和实验研究.当介质材料采用聚四氟乙烯时,仿真结果表明:该模式变换器的最大转换效率为99.88%,转换效率大于90%的绝对带宽为0.71GHz;实验中测试到的S11参数与模拟结果基本一致,证明了该变换器技术方案的可行性和模拟结果的正确性.     

毫米波TE62准光模式产生器的研究

介绍了准光激励旋转TE62模式产生器的工作机理。采用准光学系统对腔壁带有小孔的谐振腔激励,在毫米波段实现高斯基模转换到旋转TE62模式的转换。重点对腔壁带有小孔的同轴腔体谐振腔内部场结构进行了分析。研究了同轴比对模式分离的影响以及如何选取,提高模式转换器的效率和模式转换纯度。设计了在频率96.4 GHz附近同轴圆波导旋转TE6 2模式激励器。并对装置采用毫米波近场自动测试系统进行实测,模式纯度达到97%。