W波段矩形波导—同轴转换器的研制

本文论述了Ｗ波段波导－同轴转换器，对其输入阻抗进行理论分析和计算，并根据输入阻抗计算出该转换器的反射特性。最后给出理论计算值和实验结果的比较。     

W 波段宽带正交模转换器研制

为满足W波段双通道接收系统的需要,实现将天线接收到的线极化或圆极化电磁波分离出正交的垂直极化和水平极化电磁波,研制出了工作频带宽、性能优、结构简单、适合大批量生产的波导正交模转换器(OMT)。在80～102GHz频带内,即相对于中心频率91GHz的24%频带内,测得水平极化传输损耗典型值为0.8dB、垂直极化传输损耗典型值为0.4dB;各端口回波损耗优于15dB;隔离度典型值为21dB。     

W波段20W固态合成功放的研究

根据毫米波固态功放的设计要求,设计了一种工作在W波段的八路波导E面T型合成器,附带有两路功分器、阶梯式弯波导和三路分支电桥等多种结构。设计结果表明,在93 GHz～96 GHz,端口处回波损耗均小于-23 dB,频带内信号插损小于0.18 dB,幅度不平衡度小于0.25 dB,相位差(180±0.74)°。基于背靠背模型进行了实物测试,八路合成网络损耗小于1.2 dB,合成效率达到85%。与传统功率合成器相比,八路功率合成网络的合成效率得到显著提升,被应用到固态功放上后,93 GHz～96 GHz频带内,测得饱和输出功率20 W～24 W,线性增益大于48 dB。     

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%。     

圆波导TE01-TE11模式转换器设计与实现

基于耦合波理论的基础上,分析了TE01-TE11模式转换器的特性和半径渐变指数,讨论了中心轴线弯曲下的圆波导模式转换器,对中心频率33GHz的波导进行了模拟设计、仿真,在保证带宽的前提下,尽力降低转换器的长度和提高转换效率,最后达到了97．82％的转换效率,带宽达到2GHz。     

全W波段宽带波导双工器研究

为解决下一代毫米波超宽带探测及雷达系统中谱段覆盖不足的问题,文中提出一款W波段宽带波导双工器的设计,能实现两个宽带谱段信号的分离和合并。首先提出基于波导混合网络原理的波导型双工器架构设计;其次,结合高通滤波器结构,提出全W波段波导双工器的优化设计;最后,基于数控CNC技术对该W波段双工器进行制备。该双工器不仅能够实现宽带频分/频合和通道间高隔离性能,且具有高频段、易工艺实现的简单结构。实际测试结果表明该双工器能够将W波段划分为75～94 GHz和94～110 GHz两个频段(3 dB相对带宽分别为22.6%和15.7%),两通道内插入损耗分别约为-0.5 dB和-0.6 dB,通道间隔离度基本优于-15 dB,且实测性能均与仿真数据一致。此外,该W波段波导双工器易被扩展至太赫兹频段应用。     

W 波段波导-微带探针过渡设计

本文采用高频仿真软件HFSS 仿真设计出了W 波段E 面探针方式的波导到微带过渡结构,并制作了实物进行了测试,实测结果表明在频率85GHz-100GHz 范围内,过渡的插入损耗小于1dB,与仿真结果基本吻合,适合工程应用。     

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.     

W波段行波管功率提升研究

行波管为发射机提供放大信号,其输出功率直接决定着系统的作用距离,是系统的核心部件之一。本文从提升电子效率和电子注功率两方面开展研究,以提升W波段行波管输出功率。基于折叠波导互用电路相速跳变设计,研制出8 GHz带宽内输出功率大于250 W的W波段行波管。提出非半圆弯曲折叠波导与相速跳变技术结合的设计方法,使W波段行波管输出功率和电子效率最高分别达到647 W和13.4%。提出一种四端口式高频结构和一种双弧弯曲折叠波导慢波结构,大幅提升了行波管对工作电流的聚焦能力,基于两种新型结构的创新研究,完成了千瓦级W波段行波管设计。     

低电压高效率W波段脉冲行波管设计

行波管具有大功率、高增益等优点,是雷达、电子对抗系统等武器装备的核心电子器件。采用一种新型慢波结构——非半圆弯曲变形折叠波导,设计出低电压、高效率、宽带W波段脉冲行波管,工作电压16 kV,电流125 mA,6 GHz带宽内输出功率大于125 W,增益大于34 dB,电子效率与总效率分别大于6.3%,25.7%。     

94 GHz TE_（02）-TE_（11）模式变换链的设计与模拟

本文在电磁场耦合模理论的基础上利用MATLAB优化工具对W波段回旋管用TE02-TE01-TE11模式变换链进行了详细研究与分析。应用编制的仿真程序对W波段TE02-TE01-TE11模式变换链进行了设计和数值模拟,通过结构参数优化,获得了性能良好的模式变换链。TE02-TE01和TE01-TE11模式变换器在中心频率94 GHz处的转换效率分别为96.3%和94.1%,对应带宽分别为4 GHz（转换率95%以上）和2 GHz（转换率90%以上）。为了进一步验证设计的模式变换链的性能,利用高频模拟仿真软件HFSS对优化的模式变换链进行了模拟仿真,模拟结果与利用计算程序得到的结果基本吻合。     

门钮式同轴TEM——矩形TE_(10)微反射过渡结构

基于门钮窗结构设计适合高功率微波传输的同轴TEM模——矩形TE10模的微反射过渡结构,经优化后,此类过渡结构在L波段驻波比小于1.1的相对带宽超过4%。在同轴线中增加感性销钉后,此类微反射过渡结构可以与另一段同轴线构成多节带通滤波器。研究表明:感性销钉取向对过渡结构的通带有重要影响,只有沿平行于矩形波导方向插入销钉才能得到最宽的通带。     

共线TE-TM模式转换器中的陀螺效应

简要介绍了声表面波(SAW)陀螺效应及TE-TM模式转换理论,提出了检测SAW陀螺效应的一种新方法.该方法的核心是通过模式耦合理论的作用,把SAW陀螺效应引起的器件轻微形变反应到器件耦合效率的变化中,通过检测特定偏振态的出射光强度进而推算出陀螺的转动角速度.讨论了检测SAW陀螺效应的实验方案,设计了检测系统,并推导出了陀螺效应的系统测量公式.     

W波段行波管金刚石窗的模拟优化与性能测试

本文主要研究了使用金刚石窗片的W波段标准盒形窗,利用三维模拟软件CST微波工作室进行了计算与优化,设计出适合W波段行波管使用的输能窗。冷测结果显示,在75~110 GHz范围内驻波系数均在1.47以下。     

有双包层结构的楔变脊型光斑转换器的设计

为了提高硅基上单模波导器件与单模光纤的耦合效率和工艺容差,设计了一种实用新型光斑转换器,它由水平和垂直双向楔变的波导芯区和双内包层构成.分析了内包层折射率与其厚度对耦合效率的影响,发现通过优化内包层的参数可以加强对扩展光场的限制.针对在硅基上制作垂直楔变结构的波导还很困难的情况,提出了一种低成本、简单可行的制作方法.     

具有双槽结构模变换器的双频段波纹喇叭

从双频段波纹喇叭的辐射特性出发,确定了喇叭的口面参数,设计了喇叭的辐射段、变角段和光壁过渡段,并用球面波展开法计算其辐射方向图。研究了双槽结构模变换器不同的角度对喇叭的回波损耗、辐射特性及工作带宽的影响。设计了Ku/Ka双频段波纹喇叭,E面和H面辐射方向图保持良好的等化,回波损耗在Ku频段优于22 dB,在Ka频段优于30 dB。     

电流控制模式开关变换器研究

文章对开关变换器的电流型反馈控制模式的基本原理、斜坡补偿的效果以及控制电路特点进行了讨论,分析了其优缺点。对电流型控制模式的不足之处,通过分析给出了解决办法。最后给出不同应用电路反馈控制类型的选取原则。     

有双包层结构的楔变脊型光斑转换器的设计

为了提高硅基上单模波导器件与单模光纤的耦合效率和工艺容差,设计了一种实用新型光斑转换器,它由水平和垂直双向楔变的波导芯区和双内包层构成.分析了内包层折射率与其厚度对耦合效率的影响,发现通过优化内包层的参数可以加强对扩展光场的限制.针对在硅基上制作垂直楔变结构的波导还很困难的情况,提出了一种低成本、简单可行的制作方法