回旋行波管冷测校准系统中的去嵌入研究

摘要

随着现代军事与科学研究的发展，对更高功率、更高频率以及更高能量的微波源的需求变的日益迫切。回旋行波管作为一种新型高功率微波器件，填补了毫米波及亚毫米波段大功率器件的空白，且由于其高峰值功率、高平均功率、高增益和高效率的特点，作为微波通信及电子对抗、毫米波雷达等系统的功率源，是其他器件所无法比拟的，因而受到了广泛的重视。
　　在微波测量的过程中，模式变换能使微波源的能量进行有效地传输与变换，具有非常重要的研究价值和应用价值。基于模式变换的重要性，本文对用于冷测的Q波段矩形波导 TE10-圆波导 TE01模式变换器进行了深入的理论研究和仿真模拟，总结了该类模式变换器的设计方法，并应用于教研室的科研领域中。此外，本文开展了大量的实验性的工作，以回旋器件中的输出窗与输入耦合器为例，对微波测量去嵌入技术进行了分类与总结。本论文的主要工作如下：
　　1.对高功率微波技术的发展与应用及回旋管的提出与分类进行了系统的概述。对回旋管器件(输出窗和输入耦合器)的重要作用进行了简要阐述。对低功率冷测用模式变换器和去嵌入技术的研究现状和研究方法进行了系统的论述。
　　2.系统的研究了十字交叉型模式变换器的设计原则与设计规律。
　　3.从微波测量理论中的校准理论入手，引出了微波器件的去嵌入技术。详细说明了矢量网络分析仪误差产生的来源及其校准步骤，比较分析了不同的去嵌入技术。对微波器件的去嵌入技术进行了系统的概述，阐述了对模式变换器这类波导夹具实施去嵌入的必要性与重要性。
　　4.对Q波段矩形波导TE10-圆波导TE01模式变换器进行了分段仿真优化，并对其关键几何尺寸的微小变化对转换效率的影响进行了分析。从等效电路的角度分析了谐振问题，优化改进了模式变换器的结构。通过不同软件的仿真验证，得到了一支超宽带、高转换效率的Q波段十字交叉型模式变换器。
　　5.简要论述了使用网络分析仪的注意事项，重点给出了回旋器件冷测去嵌入实验相应的测试原理、测试步骤和测试结果，并以输入耦合器和输出窗为例进行了验证。分别运用端口延伸、时域功能等方式实施去嵌入，比较去嵌入前后的结果，并与相应的仿真结果比较，以此验证去嵌入方法的准确性。

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第一章 绪论

1.1 高功率微波器件的发展与运用

1.2 回旋管的提出与分类

1.3 回旋器件冷测中的模式变换器

1.4 去嵌入技术研究现状

1.5 本学位论文的主要研究内容与特点

第二章 十字交叉模式变换器设计的一般规律

2.1 十字交叉型模式变换器的设计要求与设计理论

2.2 小结

第三章 微波冷测校准系统的去嵌入理论

3.1 矢量网络分析仪校准技术的简介

3.2 微波测量去嵌入技术理论

3.3 模式变换器的去嵌技术

3.4 小结

第四章 矩形波导TE10到圆波导TE01模式变换器的优化设计

4.1 TE10模到TE20模的优化设计

4.2 TE20模到TE22模的优化设计

4.3 TE22模到TE01模的优化设计

4.4 Q波段TE10到TE01模式变换器的优化设计

4.5 小结

第五章 回旋器件冷测校准系统中的去嵌入研究

5.1 网络分析仪的夹具处理技术

5.2 端口延伸法对回旋器件的波导夹具处理研究

5.3 时域功能对回旋器件的波导夹具处理研究

5.4 其他波导夹具处理方法研究

5.5 小结

第六章 结 论

6.1 本论文的主要贡献

6.2 下一步工作的展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果