【摘 要】
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回旋管的输出模式通常是对称高阶体模或者高阶边廊模,而这些模式能量分散,轴向辐射呈空心状,不适合直接应用。为了解决这一问题,需要用模式变换器将回旋管产生的高阶模式转换成利于传输和使用的准高斯模式(HE11)。因此研制高性能的模式变换器变得十分重要。本文主要对模式变换器的关键技术进行研究和分析。论文的创新点及工作内容如下:1、提出一种TE11-HE11模式变换器的设计方法。该方法是利用NURBS(No
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回旋管的输出模式通常是对称高阶体模或者高阶边廊模,而这些模式能量分散,轴向辐射呈空心状,不适合直接应用。为了解决这一问题,需要用模式变换器将回旋管产生的高阶模式转换成利于传输和使用的准高斯模式(HE11)。因此研制高性能的模式变换器变得十分重要。本文主要对模式变换器的关键技术进行研究和分析。论文的创新点及工作内容如下:1、提出一种TE11-HE11模式变换器的设计方法。该方法是利用NURBS（Non-Uniform Rational B-Splines）技术控制圆周横向开槽的槽深,并运用复功率守恒法编写数值计算程序对模式变换器进行计算和优化。运用该方法能够快速、准确的设计出理想的TE11-HE11模式变换器。2、运用圆波导内壁开环形加载槽和高斯轮廓相结合的技术提出一款相对带宽为66%的宽频带波纹喇叭天线。该天线在模变换段采用圆波导内壁开环形加载槽实现喇叭天线的宽频带特性,用高斯轮廓作为该天线的辐射段实现喇叭天线与自由空间之间的理想匹配。运用CST软件对模型进行仿真计算,该天线在10.7GHz-21.2GHz频段内,回波损耗小于-28d B,旁瓣低于-40d B,并且远场方向图在半波束角为30度内的E面和H面具有良好的对称性。仿真结果表明该波纹喇叭天线具有宽频带、低回拨损耗,低旁瓣的优点。3、回旋管内置的准光模式变换器设计相对复杂,并且对装配精度有很高的要求,因此需要在其被正式使用前对准光模式变换器进行测试。为了给准光模式变换器提供高纯度的激励源,本文基于耦合波理论和同轴腔选模特性,提出一款旋转TE62模式激励器,并详细介绍了该激励器的设计原理。运用CST软件对整体模型进行仿真计算,仿真结果表明在频率为94GHz时,该激励器的转换效率达到96.1%以上,纯度为96.7%。
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