220GHz高功率準(zhǔn)光模式變換技術(shù)研究.pdf

1、回旋管作為一種十分重要的高功率毫米波亞毫米波源，一直受到廣泛重視。在回旋管器件中工作模式通常為低損耗的高階腔體模式，為了實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，必須將其轉(zhuǎn)換成適合自由空間傳播的線性極化的基模高斯束（00TEM模）。但在高頻段，傳統(tǒng)的波導(dǎo)型模式變換器由波導(dǎo)內(nèi)徑過(guò)小，加工難度大，并且難與回旋管組裝，因此采用準(zhǔn)光模式變換器是一條非常有效的途徑。本文針對(duì)中心頻率為220GHz、03TE模工作的回旋管需要設(shè)計(jì)了一種準(zhǔn)光模式變換器，是由Vlasov輻射器、準(zhǔn)橢圓

2、柱面鏡和拋物柱面鏡構(gòu)成。
　　本文采用幾何光學(xué)理論和矢量繞射理論相結(jié)合的方法對(duì)準(zhǔn)光模式變換器進(jìn)行了系統(tǒng)分析和研究，利用MATLAB編程軟件設(shè)計(jì)和編寫(xiě)了準(zhǔn)光模式變換器的數(shù)值計(jì)算分析程序。首先對(duì)Vlasov輻射器進(jìn)行研究：采用切口面上的功率指標(biāo)優(yōu)化了階梯形Vlasov輻射器的切口長(zhǎng)度；研究了斜切角度對(duì)斜切形Vlasov輻射器的輻射特性的影響；對(duì)階梯形Vlasov輻射器和斜切形Vlasov輻射器的輻射特性進(jìn)行了比較分析；并將階梯形Vla

3、sov輻射的數(shù)值計(jì)算結(jié)果和CST仿真模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證分析，兩者的結(jié)果基本一致，證明了理論分析方法和設(shè)計(jì)方法的正確性。
　　對(duì)準(zhǔn)光模式變換器的鏡面系統(tǒng)，首先采用幾何光學(xué)法分析準(zhǔn)橢圓柱面反射鏡和拋物柱面反射鏡，并得到相關(guān)模型設(shè)計(jì)參量，然后在矢量繞射理論的基礎(chǔ)上編寫(xiě)準(zhǔn)光模式變換器（包括階梯形Vlasov輻射器、準(zhǔn)橢圓柱面反射鏡和拋物柱面反射鏡兩級(jí)反射鏡）的數(shù)值計(jì)算分析程序。設(shè)計(jì)的中心頻率為220GHz、半徑為5mm、工作模式為03T