【摘 要】
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高功率微波技术的进一步发展,使得对高功率微波信号源的要求越来越高。如何获得一个功率容量足够大,功率幅值足够高的微波信号已经成为微波技术发展的一个相对瓶颈。其中,微波脉冲压缩成为了一个越来越重要的的研究方向。而以螺旋波纹波导为基础结构的被动式高功率微波脉冲压缩系统在X波段内产生的高功率微波能够达到GW级,并且因为结构简单、紧凑,功率容量大以及易实现重复运行的优点,使得其受到了更多国内外高校和研究机构
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高功率微波技术的进一步发展,使得对高功率微波信号源的要求越来越高。如何获得一个功率容量足够大,功率幅值足够高的微波信号已经成为微波技术发展的一个相对瓶颈。其中,微波脉冲压缩成为了一个越来越重要的的研究方向。而以螺旋波纹波导为基础结构的被动式高功率微波脉冲压缩系统在X波段内产生的高功率微波能够达到GW级,并且因为结构简单、紧凑,功率容量大以及易实现重复运行的优点,使得其受到了更多国内外高校和研究机构的关注。本文在详细研究了螺旋波纹波导结构的基础上,设计了一个X波段五折螺旋波纹波导脉冲压缩器。首先通过阻抗微扰法和耦合模理论推导了螺旋波纹波导的色散特性,对其中的耦合规则进行了详细分析,对其耦合机制有了一定的认识。利用数值解析色散方程和和行波法软件模拟了色散特性,得到的结果比较一致,印证了理论推导的正确性。相较于三折波导的区别,分析了五折螺旋波纹波导的输入模式,根据微波在椭圆波导中的受到长短轴影响的特点,以及四折螺旋波纹波导的特殊结构,设计了以四折螺旋波纹波导为基础结构的TE11-TE31模式变换器。该模式变换器能够在脉冲压缩需要的频率范围内有效地将线极化TE11模变换为圆极化TE31模,为脉冲压缩器提供输入。使用MAGIC对螺旋波纹波导脉冲压缩系统的主体结构进行了建模,并设计了频率调制信号,模拟了脉冲压缩的过程。得到了输入功率630MW、脉宽70ns,输出功率1.456GW,增益2.31倍的初步模拟结果。在理论研究和软件模拟的基础上,针对输入脉冲和螺旋波纹波导结构参数,对此压缩方法的过程进行了优化设计。得到了输入功率630MW、脉宽70ns,输出功率3.348GW,增益5.31倍的模拟结果。
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