8mm波段高功率微波过渡器和输出窗研究

摘要

回旋行波管放大器的输出段，连接输出腔和输出窗的输出波导实际上是一个两端半径不同的渐变传输波导，在输出段部分，希望有很高的模式纯度，激励起的杂模达到最小。因而，精心设计一个合适长度、模式变换尽可能小的渐变波导输出段非常重要，这样可以保证放大器工作模有较高输出效率。通常采用一段缓变圆柱作为回旋行波管放大器的输出段。 输出窗是高功率回旋管的关键部件之一。它的好坏直接影响回旋管的性能，甚至整管研制的成败。如果窗片的反射升高，在高功率情况下返回到高频系统的功率将显著上升，引起寄生模式在高频系统中自激振荡，从而降低回旋管的高频输出功率和模式纯度，乃至于使回旋管不能正常稳定工作。可见设计出低反射输出窗片非常重要。 基于耦合模理论，比较详细地分析了渐变波导中模式的耦合特性。研究了在弱耦合条件下，渐变圆柱波导中传输模式可能激励的主要杂模的判定条件和有限长度渐变波导中实现杂模相消干扰的条件，获得了主要杂模幅度的简化计算公式和渐变波导轮廓曲线的计算公式。设计计算了多种圆波导过渡器，重点研究了Dolph-Chebychev渐变波导的模式耦合特性。通过高频计算，对比分析了一种近似线性的渐变波导，一种上变正弦分布的非线性渐变波导，一种上升余弦分布的非线性渐变波导以及一种改进的Dolph-Chebychev渐变波导减小反射抑制杂模的性能特性。 利用反射定律，折射定律以及Fresenel定律研究了回旋管输出窗片的厚度对输出毫米波的反射率的影响，进而对输出窗片的厚度进行了优化，计算了工作在不同中心频率和不同模式下回旋管的无反射蓝宝石输出窗片的厚度；设计了蓝宝石输出窗，并与过渡器整体作了仿真计算。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1微波过渡器及其应用

1.2微波过渡器的发展及其分析设计理论

1.3高功率回旋管输出窗的研究意义和发展现状

1.4本论文的工作

第二章 波导过渡器的理论研究

2.1耦合波理论

2.2波导纵向的不连续性

2.3突变结构的场匹配

第三章 圆波导过渡器设计

3.1波导过渡器设计原理

3.2圆波导渐变过渡器

3.3几种简单圆波导过渡器的设计

3.4上升余弦函数过渡器

3.5切比谢夫过渡器设计

3.6对用耦合波方程计算得到的数值结果的分析

第四章 输出窗的设计

4.1输出窗片的反射和透射

4.2输出窗片反射率与其厚度的关系

4.3输出窗片内瞬时场幅值分布

4.4窗片的吸收功率

4.5输出窗的设计与仿真计算

第五章总结

5.1工作总结

5.2工作展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果