检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：王正电子科技大学

学位级别：硕士

在高功率毫米波系统中一个很重要的部分就是毫米波源,毫米波源输出功率的高低将直接决定高功率毫米波系统的运行效能,而回旋管是一种能够产生高功率辐射的毫米波源,在工业和国防方面有着非常重要的应用。本文针对回旋管中的准光模式变... 详细信息

在高功率毫米波系统中一个很重要的部分就是毫米波源,毫米波源输出功率的高低将直接决定高功率毫米波系统的运行效能,而回旋管是一种能够产生高功率辐射的毫米波源,在工业和国防方面有着非常重要的应用。本文针对回旋管中的准光模式变换器做了其冷测所需要的准光模式激励器。首先推导了高斯波束理论,为高斯波束的产生与传输奠定了理论基础;然后推导了同轴谐振腔的一些相关理论,如同轴谐振腔的传输线方程,边界条件以及模式选择,同时得到了同轴谐振腔的特征方程,通过简化求解其特征方程组,得到了同轴谐振腔的相关特性参数,如品质因数和谐振频率;最后推导了高斯喇叭和同轴谐振腔都需要用到的模式耦合波理论,得到了半径渐变圆波导的模式耦合系数和同轴谐振腔的模式耦合系数。根据以上理论再结合几何光学理论介绍了准光模式激励器的具体设计过程:首先通过模式耦合理论设计出了馈源即高斯喇叭,得到了符合后续要求的高斯波束;其次通过几何光学理论求解出了准抛物镜面的具体结构,保证了高斯波束可以辐射进同轴谐振腔的腔体内;然后是同轴谐振腔的设计,根据同轴谐振腔理论对谐振腔进行了数值计算,得到了其具体的结构参数、谐振频率以及品质因数。用仿真软件先仿真了馈源为矩形波导的波导同轴谐振腔,之后采用了同轴谐振腔的侧壁打孔,设计出了准光模式激励器所需要的谐振腔;最后就是把设计出的高斯喇叭、准抛物镜面以及侧壁打孔的准光同轴谐振腔组合起来形成完整的准光模式激励器,对其进行建模仿真验证,仿真表明34GHz准光模式激励器激励出的TE62模式纯度达到了98.7%,满足了其工作要求。接着针对准光功率合成系统做了简要的研究。首先介绍了准光学器件的设计,其中包括140GHz的高斯喇叭、椭球镜面以及抛物反射镜面;其次对准光学器件的组合进行了单路通道的测试,仿真结果表明单路通道的传输效率达到了97.8%,然后将单路通道每次旋转90度,形成了四路通道的准光功率合成系统,仿真结果表明四路通道的准光功率合成系统的功率合成效率达到了81.9%,基本达到了预期的效果。

关键词：回旋管准光模式激励器同轴谐振腔准光功率合成

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94GHzTE62准光模式激励器及测试技术的研究

94GHzTE62准光模式激励器及测试技术的研究

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作者：江晨电子科技大学

学位级别：硕士

近年来，大功率毫米波回旋管在军事、通信、航天、热核聚变等领域具有广泛的应用前景，相关技术的发展得到越来越多的关注。准光模式变换是大功率回旋管实现横向输出的关键技术，它能够完成从回旋管工作模式（TE0n或高阶边廊模）向线极... 详细信息

近年来，大功率毫米波回旋管在军事、通信、航天、热核聚变等领域具有广泛的应用前景，相关技术的发展得到越来越多的关注。准光模式变换是大功率回旋管实现横向输出的关键技术，它能够完成从回旋管工作模式（TE0n或高阶边廊模）向线极化高斯基模的高效转换，是回旋管技术研究中的热点。目前，在准光模式变换器的实验过程中普遍存在两个主要的技术难点。其一是如何产生高纯度的高阶圆波导模式，模拟回旋管的输出；其二是如何获得模式变换器输出端面上的空间场分布情况，同时定量的评价模式变换器输出波束的质量。本文针对这两个关键技术问题开展了详细的理论和实验研究。结合我校回旋管的研制需求完成了W波段圆极化TE62准光模式激励器以及二维空间场平面测试系统的研制和搭建。具体研究工作如下四个方面:\n 1.完成了模式激励器的核心部分-高阶TE62模式准光谐振腔的设计，并从三个方面着手提高TE62模式的纯度，一、对比同轴波导与规则波导的模式传输特性，选择合适的同轴波导内外半径比、从而提高模式分隔度。二、优化三段式开放式同轴腔的设计，进一步提高低阶杂模的抑制度。三、根据准光近似理论的研究，将高斯波束以特定的入射角通过小孔耦合方式馈入腔体中，实现目标模式的准光激励。\n 2.基于高斯波束的传播特性以及几何光学中“光程”差相等的原理，并完成准抛物柱面镜、凸透镜、柱透镜以及完整的激励器配套光路的设计。并编写相应的程序。最终仿真计算结果表明，采用该模式激励器产生的TE62模式矢量纯度高于95%。\n 3.完成了平面场自动扫描平台的开发。首先，利用一维导轨、控制器、频谱仪、开口波导搭建起测试系统的硬件系统。其次，完成了探头数据采集和同步运动软件的编写和调试。\n 4.完成了模式激励器的实物加工，并利用上述实验平台进行实验研究。对模式激励器的标量模式纯度进行测试，初步测试结果表明，模式激励器输出具有很高的圆极化TE62模式纯度。

关键词：回旋管准光模式激励器同轴谐振腔高阶圆波导空间场分布

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高功率回旋振荡管准光模式激励器的研究与设计

高功率回旋振荡管准光模式激励器的研究与设计

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作者：陈爽电子科技大学

学位级别：硕士

回旋管作为一种高功率微波源,在工业和国防方面有着非常重要的应用。回旋管内部通过准光模式变换器将旋转的高阶模式转换成为便于传输和利用的横向高斯光束。为了检验准光模式变换器的性能,需对其进行低功率测试。冷测的一个重要环节就... 详细信息

回旋管作为一种高功率微波源,在工业和国防方面有着非常重要的应用。回旋管内部通过准光模式变换器将旋转的高阶模式转换成为便于传输和利用的横向高斯光束。为了检验准光模式变换器的性能,需对其进行低功率测试。冷测的一个重要环节就是激励出用于测试的源场,国内外广泛应用了两种产生该源场的方法,分别是波导模式激励法与准光模式激励法。前者具有较好的模式转换效率,适合激励产生频率较低的低阶模。后者虽然转换效率不高,但有着良好的模式分离能力,适合激励产生高纯度的高频高阶模。本文主要研究的是准光模式激励器。准光模式发生系统包括高斯喇叭,单折射凸透镜,准抛物反射镜面和侧壁打孔的同轴谐振腔。其中,高斯喇叭基于耦合波理论将输入的圆波导基模TE11模转换成为高斯模式。单折射凸透镜与准抛物反射镜的设计都基于几何光学理论,凸透镜能够将发散的高斯波束变为平面波束,准抛物镜能够聚焦波束并校正波束相位,使其按照特定的角度耦合进入谐振腔。同轴谐振腔基于表面阻抗理论与传输线方程所设计,能够有效的激励出高纯度目标模式,且为旋转的圆极化模。侧壁打孔的同轴谐振腔的设计是本文的重点与难点。高阶模的模式谱密度较大,空心波导谐振腔难以分离出该类高阶模。为此,在圆波导内部引入内导体形成同轴谐振腔的方法能够在一定范围内改变模式谱密度,增强了腔体的模式选择能力。基于一阶无源传输线方程及其边界条件,编写数值仿真程序对渐变谐振腔高频场的特征方程进行计算,得到目标模式的场分布、谐振频率和品质因数。国内目前关于准光模式激励器的设计只涉及到低阶模式,特别是对94GHz的TE62模的设计较成熟。而本文深入研究相关理论,编写程序并建立仿真进行优化,创新的设计出140GHz的TE28,8模式激励器与170GHz的TE25,10模式激励器。其中,TE28,8模的主模纯度为93.4%,Q值为2106,谐振频率为140GHz;TE25,10模的主模纯度为91.2%,Q值为1840,谐振频率为170GHz。将前者接入准光模式变换器中进行仿真测试,结果达到预期效果。

关键词：回旋管准光模式激励器高斯喇叭同轴谐振腔

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毫米波准光高阶模式激励器的研究与设计

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真空科学与技术学报 2014年第11期34卷 1234-1241页

作者：沈文渊王虎耿志辉王斌杜朝海刘濮鲲中国科学院电子学研究所高功率微波源与技术重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100190 重庆邮电大学光电工程学院重庆400065 北京大学信息科学技术学院北京100871

基于毫米波准光模式传输和变换理论,详细研究了准光模式激励器通过波纹喇叭天线、准抛物柱面反射器和同轴开放式谐振腔激励圆极化高阶目标模式的原理。分析了W波段波纹喇叭天线产生准高斯模式HE11的过程;利用几何射线法研究了准抛物反... 详细信息

基于毫米波准光模式传输和变换理论,详细研究了准光模式激励器通过波纹喇叭天线、准抛物柱面反射器和同轴开放式谐振腔激励圆极化高阶目标模式的原理。分析了W波段波纹喇叭天线产生准高斯模式HE11的过程;利用几何射线法研究了准抛物反射面天线作为腔体辐射馈源的设计方法;通过小孔耦合理论研究了侧壁开孔的三段式同轴谐振腔激励高阶模式的机理。同时,该文还优化设计了工作模式为TE62模,工作中心频率为94.8 GHz的准光模式激励器,使用三维电磁仿真软件FEKO仿真计算结果表明该模式激励器在94~96 GHz频率范围内目标模式的纯度超过95%,系统效率达到34%。

关键词：回旋管准光模式激励器波纹喇叭同轴谐振腔

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高功率回旋管冷测的模式激励器研究

高功率回旋管冷测的模式激励器研究

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作者：李金浩电子科技大学

学位级别：硕士

随着大功率回旋管的发展,其注波互作用腔体越来越大,输出的模式阶数也越来越高,而这些高阶模式不能直接使用,需要借助于准光模式变换器将其转化为高斯模。为了验证准光模式变换器的可靠性,必须在安装之前进行测试,而测试的关键就是设计... 详细信息

随着大功率回旋管的发展,其注波互作用腔体越来越大,输出的模式阶数也越来越高,而这些高阶模式不能直接使用,需要借助于准光模式变换器将其转化为高斯模。为了验证准光模式变换器的可靠性,必须在安装之前进行测试,而测试的关键就是设计出准光模式变换器的源。目前国内外有两种不同的设计方式用于产生这种高阶模式的源,一种是同轴波导模式激励器,另一种是同轴准光模式激励器。为了深入研究同轴谐振腔,本文使用表面阻抗匹配法具体分析了同轴谐振腔的选模能力,相比于空心圆柱谐振腔,其具有更强的选模能力;然后结合麦克斯韦方程组和传输线理论推导了满足同轴谐振腔的一维线性微分方程组,通过编写Python程序求解此方程组,便可以得到沿腔体轴线电场幅值,以及腔体的谐振频率和绕射品质因数。使用程序可以快速优化出谐振腔的优化参数,这是传统电磁仿真软件无法比拟的。通过这些理论,本文设计了三种类型的同轴谐振腔,用于激励TE62模,其工作频率分别为93.81 GHz、93.82 GHz、94.08 GHz,输出的TE62模纯度分别为93.27%、80.39%、96.29%。在同轴谐振腔的基础上,设计了准光模式激励器。准光模式激励器由侧壁打孔的同轴谐振腔、准光抛物镜面、高斯喇叭和凸透镜组成。其中准光抛物镜面通过几何光学理论设计,高斯喇叭使用耦合波导理论设计,侧壁打孔是通过电磁仿真软件进行优化处理的。通过整体仿真优化,其输出的TE62模纯度为97.81%,且带宽在1 GHz以上,但是转换效率没有同轴波导模式激励器那么高,整体转换效率仅有8.0%。这是由于腔体尺寸太小,且侧壁开孔数量有限,加之高斯波束能量不集中,导致了辐射到腔体内部的能量迅速减少。

关键词：回旋管表面阻抗匹配法同轴谐振腔准光模式激励器高斯喇叭

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140 GHz兆瓦级回旋振荡管高频设计与实现

140 GHz兆瓦级回旋振荡管高频设计与实现

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作者：杨晨中国科学院大学

学位级别：博士

回旋管是一种非常重要的高功率微波源，在微波武器、毫米波雷达、生物医疗、等离子体回旋共振加热等领域有着非常广泛的应用。随着回旋管向更高频率和更高功率发展，其采用的互作用谐振腔尺寸越来越大，工作模式也向更高阶发展，这为回... 详细信息

回旋管是一种非常重要的高功率微波源，在微波武器、毫米波雷达、生物医疗、等离子体回旋共振加热等领域有着非常广泛的应用。随着回旋管向更高频率和更高功率发展，其采用的互作用谐振腔尺寸越来越大，工作模式也向更高阶发展，这为回旋管的研制带来了很多困难。由于采用大尺寸腔体和高阶工作模式，模式竞争和空间传输损耗成为器件设计和应用的关键问题。这使得高阶体模工作的开放式谐振腔和准光模式变换器的设计和实现对回旋振荡管显得格外重要。此外，为了确保高频部件设计符合设计要求，必须对其进行冷测实验验证，故高阶体模的激励成为不可回避的重要环节。本论文围绕140GHz回旋振荡管研制过程中开放式谐振腔、准光模式变换器和模式激励器的设计和实现开展了以下研究工作:　　1.基于回旋振荡管开放式谐振腔和注波互作用理论、方法和设计程序，在输出功率大于1MW条件下设计了工作频率为140GHz、TE28,8模工作的回旋管谐振腔的几何和电参数。　　2.基于几何光学理论，分析了圆波导中高阶模式的传播特征，获得了辐射器的重要设计参数，结合标量衍射法，完成了工作频率为140GHz，工作模式为TE28,8的Denisov型辐射器的设计，其口径场与高斯模式的矢量相关性达到96.20％;利用Surf3D软件分析了该辐射器衍射损耗情况。利用几何光学分析方法得到的满足聚焦条件的准椭圆柱面镜的参数方程，设计了焦距和离轴距离合适的准椭圆柱面镜;采用一种基于相位矫正原理的高斯波束匹配法设计了准光模式变换器的两级相位矫正镜面对变换器输出波束相位的一致性进行校正。将辐射器和三个准光学镜面结合为准光模式变换器，三维全波电磁软件Surf3D模拟结果表明，在输出窗位置波束场分布与理想高斯模式场分布的矢量相关性达到96.67％。　　3.从圆波导中高阶模式的传播特性角度出发，基于准光模式激励器的设计方法，设计了一种由波纹喇叭天线、相位矫正镜面、准抛物柱面镜和壁面打孔的空心圆柱谐振腔组成的准光模式激励器。利用Surf3D软件对腔壁上小孔参数以及准光模式激励器各部件相对位置进行优化，最终设计的准光模式激励器输出场分布与理想高阶模式TE28,8之间的标量相关性达到90.09％。　　4.基于近场测试方法搭建了以计算机和相应控制程序、三维移动平台、网络分析仪和扩频模块、波导接收天线以及被测元器件（准光模式激励器和准光模式变换器）为主的冷测实验平台，对准光模式激励器和准光模式变换器分别进行了冷测实验。准光模式激励器的实验结果表明谐振腔特性参数与仿真结果吻合良好，模式激励器的输出场具有明显的设计(TE28，8)模式场分布特征。以准光模式激励器作为准光模式变换器的TE28,8高阶模式驱动源进行冷测，测试结果表明输入场经过准光模式变换器之后能够在输出窗位置形成准直性和相位一致性较好的高斯波束。

关键词：回旋振荡管开放式谐振腔准光模式变换器准光模式激励器传播特性

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典型目标涡旋电磁散射特性研究

典型目标涡旋电磁散射特性研究

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作者：蔡瑶电子科技大学

学位级别：硕士

携带轨道角动量的涡旋电磁波展现出与传统电磁波不同的特性而备受关注,其产生、接收的相关研究以及在通信和雷达等方面的应用研究已得到广泛开展。为了更好地应用涡旋电磁波,有关涡旋电磁波下目标散射特性的研究也陆续开展,但是与传统... 详细信息

携带轨道角动量的涡旋电磁波展现出与传统电磁波不同的特性而备受关注,其产生、接收的相关研究以及在通信和雷达等方面的应用研究已得到广泛开展。为了更好地应用涡旋电磁波,有关涡旋电磁波下目标散射特性的研究也陆续开展,但是与传统平面电磁波下的目标散射特性研究相比,相关研究的目标类型较为单一,场景也局限于目标与波束轴对准的情况。而涡旋电磁波的相位分布与空间有关,目标形状以及姿态等都会影响空间分布,从而对散射回波的相位起到调制作用进一步影响模态谱分布。针对以上问题,本文基于谱分解法、雷达截面积的定义、反射系数等相关研究方法和理论对于不同形状,不同姿态的目标在散射研究方面开展了模型建立、数据仿真、特性分析等工作。目标形状涉及平板、球、圆锥等典型目标,球和立方体组合的非对称目标以及涂层目标。特性涉及回波模态谱、雷达截面积、反射系数。最终研究结果表明,目标形状上对称性越低、目标空间姿态变化越大、OAM波源模态阶数越高,那么目标散射回波中主模态占比就越低。涡旋电磁波下目标的雷达截面积表现不同于传统电磁波,具体表现为:前向散射峰值消失,但是有两个关于0°俯仰角对称的峰值。相同的入射角下,涡旋电磁波的反射系数也不同于平面波,反射系数会随着方位角变化。此外,本文基于准光模式激励器设计了涡旋电磁波发生器。基于微波传播理论,几何光学理论,耦合波理论,设计了由高斯喇叭、准光抛物反射镜、同轴谐振腔组成的涡旋电磁波发生器。该发生器工作频率为34GHz,能够输出模态数为-6的涡旋电磁波。关于涡旋电磁波散射特性的研究表明,散射回波受到目标的空间分布影响,散射回波的模态谱经过目标调制作用会产生不同程度的拓展。本文的研究可望丰富涡旋电磁波下散射特性研究的场景与内容,可以为目标探测提供参考。

关键词：轨道角动量目标散射特性模态谱分解准光模式激励器

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