外文翻譯--回旋速調(diào)管彎圓波導(dǎo)模式轉(zhuǎn)換器的分析（譯文）

1、中文 中文 2000 字回旋速調(diào)管彎圓波導(dǎo)模式轉(zhuǎn)換器的分析 回旋速調(diào)管彎圓波導(dǎo)模式轉(zhuǎn)換器的分析Song Yuecong Hu Wei摘要： 摘要：模式轉(zhuǎn)換器所需的幾何結(jié)構(gòu)取決于兩種被轉(zhuǎn)換模式的細(xì)節(jié)。非周期的變化結(jié)構(gòu)常?？梢杂脕頊p少轉(zhuǎn)化器的長度，但在這些設(shè)備里，幾乎所有的模式會經(jīng)歷重要的模式轉(zhuǎn)換。本文研究了高功率微波模式轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)方法和數(shù)值計(jì)算?；谀Ｊ今詈侠碚摚瑢?TE01-TM11 傳統(tǒng)常曲率波導(dǎo)模式轉(zhuǎn)換器和改進(jìn)正弦彎曲波導(dǎo)模式轉(zhuǎn)換

2、器的幾何構(gòu)型設(shè)計(jì)給出更多可能的幾何參數(shù)。8 毫米高功率正弦彎曲波導(dǎo)軸模式轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率為約 99％，帶寬為 32％。關(guān)鍵詞： 關(guān)鍵詞：彎曲波導(dǎo)，模式轉(zhuǎn)換，耦合波方程；圓波導(dǎo)；相位重匹配引言 引言回旋速調(diào)管有高峰值功率、高平均功率、高增益和帶寬適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)，非常適合于做毫米波高性能雷達(dá)、相控陣?yán)走_(dá)、毫米波通信等系統(tǒng)的動(dòng)力源。但回旋速調(diào)管的輸出模式為 TE01 和 TE02，不便于直接使用，所以它必須進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換，特別是高功率模式轉(zhuǎn)換。它

3、的模式轉(zhuǎn)換器大多采用以下順序：TE0n(gyrotron)-TE01-TE11-HE11(antenna)2.TE0n(gyrotron)-TE01-TM11-HE11(antenna)TE0n(回旋管)-TE01-TE11-HE11 天線)2.TE0n(回旋管)-TE01-TM11-HE11(天線)第一序列采用軸的擾動(dòng)彎曲成為一個(gè)高效的圓波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換效率達(dá)到 98％帶寬超出 5％，但它的超長（881.6 毫米）限制它只能在有限的領(lǐng)

4、域使用，加工也不方便。因此，為了獲得更好的實(shí)用性，我們選擇第二序列，它以 TM11 作為中間偏振模式，HE11 作為后者以輻射外部?；谡仪使P者通過設(shè)計(jì)和計(jì)算將此結(jié)構(gòu)進(jìn)行提高，創(chuàng)造了 8 毫米高功率圓形波導(dǎo)管的 TE01-TM11 模轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換效率達(dá)到 99％，帶寬超過32％，而長度僅為 386 毫米，從而實(shí)現(xiàn)緊縮型、高效型具有大帶寬的模式轉(zhuǎn)換器。多種因素的影響已經(jīng)加以考慮，比如返波，金屬壁的歐姆損耗，模式選擇和相位重匹配。2.

5、耦合波理論 耦合波理論波導(dǎo)的不均勻性（軸線在圓形波導(dǎo)的彎曲，波導(dǎo)的半徑逐漸變化）會導(dǎo)致不同的傳播模式之間的能量耦合，從而創(chuàng)建模式的轉(zhuǎn)換?；隈詈喜ɡ碚摰鸟詈喜▌?dòng)方程是該研究軸彎曲圓波導(dǎo)模式轉(zhuǎn)換器的基本方程：𝑑𝐴 +𝑚'𝑛'𝑑𝑧 =? 𝑗𝛾𝑚'𝑛'&

6、#119860; +𝑚'𝑛' ? 𝑗∑𝑚𝑛[𝐶 +(𝑚'𝑛')(𝑚𝑛)𝐴 +𝑚𝑛 + 𝐶 ?(𝑚'𝑛')(𝑚Ү

7、99;)𝐴 ?𝑚𝑛]𝑑𝐴 ?𝑚'𝑛'𝑑𝑧 = 𝑗𝛾𝑚'𝑛'𝐴 ?𝑚'𝑛' + 𝑗∑𝑚𝑛[

8、𝐶 +(𝑚'𝑛')(𝑚𝑛)𝐴 ?𝑚𝑛 + 𝐶 ?(𝑚'𝑛')(𝑚𝑛)𝐴 +𝑚𝑛]其中， 和 是第 mn 個(gè)模式正向波及反向波的復(fù)振幅。 𝐴

9、; +𝑚𝑛 𝐴 ?𝑚𝑛和是(mn)模式和(m’n’)模式的耦合系數(shù)，這兩個(gè)模式的傳播的方向相 𝐶 +(𝑚'𝑛')(𝑚𝑛) 𝐶 ?(𝑚'𝑛')(𝑚𝑛) 反。 是傳播系數(shù)，

10、mn 圓波導(dǎo)的衰減系數(shù)是： 𝛾𝑚𝑛TM mode式因素、反向波、歐姆損耗、軸彎曲和相位重匹配等，在計(jì)算中都進(jìn)行了仔細(xì)考慮。入射模 TE01 輸入到轉(zhuǎn)換器后，與 TE21、TE12、TM11 進(jìn)行耦合，副振蕩模 TE21 和 TM21 進(jìn)行二次耦合。對這些模式的耦合系數(shù)進(jìn)行分析，其他的模式耦合因其弱耦合與小輸出幅度而不再被考慮。因此，我們只需關(guān)注 TE01，TE11，TE12，TM11，TE

11、21 和 TM21。同時(shí)，為了減輕歐姆消耗，增加帶寬，轉(zhuǎn)換器必須盡可能短。文獻(xiàn)【6】中說到，其他耦合模式已被波導(dǎo)的適當(dāng)變化曲率有效地抑制，從而增加了轉(zhuǎn)化效率。兩種結(jié)構(gòu)——TE01-TM11 常曲率波導(dǎo)和正弦曲率波導(dǎo)模式轉(zhuǎn)換器都被采用。與其他文獻(xiàn)不同的是，通過優(yōu)化計(jì)算，式（8）中的正弦曲率結(jié)構(gòu)可以達(dá)到高轉(zhuǎn)換效率同時(shí)縮短長度和增加帶寬，并且加寬曲率范圍和加強(qiáng)的輸入輸出的模式耦合。從圖二中可以清楚地看到，TE11 與 TE21 的輸出功率可以

12、通過改進(jìn)的正弦曲率波導(dǎo)被有效地減少，使得轉(zhuǎn)換效率從 97％提高到 99％，同時(shí)長度也被減輕很多。對于單彎波導(dǎo)模式轉(zhuǎn)換器，圓波導(dǎo)半徑，彎曲曲率，頻率和帶寬之間的原理是相同的雙排架結(jié)構(gòu)【6,7】 。頻率一定時(shí)，波導(dǎo)半徑越小、長度越短，模式轉(zhuǎn)換效率越大。圓波導(dǎo)半徑一定時(shí)，頻率越大、波導(dǎo)長度越長，彎曲曲率、帶寬和模式轉(zhuǎn)換效率越小。Fig.1 Calculated fractional power as a function of z along