Ka波段TE01模回旋行波管宽带输入耦合器的设计

Ka波段TE01模回旋行波管的输入耦合器将矩形波导中输入的TE10模转化为圆波导中TE01模的行波场,以实现对回旋电子注角向速度的调制。本文首先对Ka波段TE01模回旋行波管的输入耦合器进行了解析分析和数值计算。通过数值计算得到输入耦合器的初步结构和尺寸,然后利用三维高频分析软件HFSS进行精确的模拟和修正。通过优化设计在Ka波段获得了3 dB带宽约为3 GHz,1 dB带宽大于2GHz的高性能TE1□0-TE4◎11-TE0○1输入耦合器和3 dB带宽约为3.5 GHz,1 dB带宽约为3 GHz的高性能TE1□0-TE5◎11-TE0○1输入耦合器。冷测实验研究表明优化设计结果与冷测结果相吻合。     

S波段矩形波导TE10-圆波导TM01模式转换器的研究

为满足S波段高功率微波在线测量时对圆波导耦合器进行标定的需求,本文研制了一种高转换效率的S波段矩形波导TE₁₀模式转圆波导TM₀₁模式的模式转换器。采用CST软件对模式转换器的结构进行了仿真和优化设计,并从频域和时域两方面对所研制的模式转换器的性能进行了测量。频域方面的仿真和测量结果表明,模式转换器的工作中心频点位于2.1 GHz处,在工作带宽60 MHz范围内,S₁₁<-20 dB,S₂₁>-0.1 dB。时域方面的仿真和测量表明,模式转换器具有较好的脉冲响应,可以应用于脉冲宽度为几十纳秒以上的工作场合。频域和时域两方面的测量都表明,在2.1GHz处,模式转换器的插损小于0.1 dB,表明该模式转换器的转换效率较高。以本文研制的模式转换器为核心,配以商品化的波导同轴转换器后,研制的圆波导TM₀₁模式激励器已经成功用于圆波导耦合器的性能标定之中。     

Ka波段宽带TE01d-TE10W多孔定向耦合器的设计

利用小孔耦合理论,设计了一种应用于Ka波段回旋放大管输出功率和频谱测量的TEd01-TEW10多孔阵列定向耦合器。根据正向叠加和反向相消原则确定圆波导半径及相邻耦合孔间距,用MATLAB编写程序对耦合度及定向性随耦合器尺寸相关参数的变化做了数值分析。数值计算表明:增加耦合孔数目、扩大孔半径及减小孔厚度均可提高耦合度,而耦合孔数目的增加在工作频带内还可提高定向性。给出了16孔定向耦合器尺寸优化设计参数,并利用CST电磁软件对其进行了仿真验证,仿真结果与数值模拟近似一致,其耦合度为-35±0.9 dB,定向性高于24 dB,带宽高达6 GHz。冷测实验表明所设计定向耦合器满足设计要求。