94 GHz TE02模盘旋管Vlasov 格式变换器的设计与模仿
该文钻研并设计了一个由Vlasov阶梯型住口辐射器、扁圆面反照器和抛物面反照器组成的TE02模盘旋管准光格式变换器。率先采纳多少何光学钻研了阶梯型住口辐射器、扁圆面反照器和抛物面反照器的具身段态,再利用矢量绕射实践综合了其作业内中,最初联合94GHzTE02模盘旋管的具体参数,编写仿真程序详尽探讨了作业格式在此格式变换器中的变换内中。模仿后果表明,94GHz盘旋管中的TE02模在输入窗处被转换为能量集中的准高斯波束,转换效率为78.35%。
盘旋管是一类以电子盘旋脉塞(ElectronCyclotronMaser,ECM)为机理而停滞起来的快波器件[1],它填补了传统微波管(如行波管、速调管等)和莱塞在毫米和亚毫米波段的决口[2-3],因此在受控热核聚变的等离子体体加热、高能粒子减速器、毫米波定向能刺刀、资料解决及等离子体体化学等畛域被宽泛利用[4-6]。
随着盘旋管向着高效率、高功率停滞,其作业格式大多采纳低亏耗的高阶腔体格式,而高阶腔体格式因为在传输内中中存在重大的衍射和极化亏耗,理论上并不快宜于自在空间的传输,必须将其转换为利于传输的低阶波导格式或自在空间的高斯波束。采纳传统的波导格式变换器继续格式降阶变换时,变换器的尺寸硕大,加工困苦,且格式竞争和亏耗重大,理论上并不行行。因而,正常采纳准光格式变换器(QuasiOpticalModeConverter)来兑现高阶格式向低阶格式的高效转换。俄罗斯迷信家Vlasov等[7]率先提出的准光地线罗茨真空泵,后停滞变成Vlasov型准光格式变换器,不仅构造容易、紧凑而且无效,因而很快被宽泛使用到高功率微波畛域。
眼前,综合设计正当的准光格式变换器已变成国内上大功率级别盘旋管钻研畛域的热点问题[8-12]。因为我国在高效率高功率盘旋管的研制上面与国内先进程度差距较大,海内对大功率级别盘旋管横向准光输入的钻研无论是无理论还是试验上面都在于探寻阶段[13-14],正是如此,联合本试验室具体管型详尽设计和综合准光格式变换器存在很强的事实意思。
白文将钻研和设计一个实用于圆电模盘旋管准光输入的Vlasov型准光格式变换器。率先,采纳多少何光学钻研并设计Vlasov住口辐射器和二级曲面反照器(由扁圆面反照器和抛物面反照器组成),再利用矢量绕射实践综合此格式变换器的作业内中,最初经过编写划算仿真程序模仿94GHzTE02模盘旋管具体参数下此格式变换器的作业,并探讨其输入后果。
1、圆电模盘旋管Vlasov格式变换器的实践
如图1所示,白文钻研的圆电模盘旋管Vlasov型准光格式变换器由Vlasov阶梯型(SteppedCut)住口辐射器、扁圆面反照器和抛物面反照器组成。因为作业在高阶腔体格式下的盘旋管其腔体尺寸和住口辐射器切割长短都远远大于其作业跨度,因而采纳多少何光学实践钻研Vlasov准光格式变换器的机理并指点设计可以保障精度务求。
图1圆电模Vlasov格式变换器构造示用意
4、论断
准光格式变换器能将盘旋管内作业的高阶腔体格式转换为利于自在空间传输的线极化低阶波导格式或自在空间高斯格式,且其构造容易、紧凑高效,被宽泛地用来大功率级别盘旋管中。Vlasov格式变换器作为准光格式变换器的一种重要类型,在高功率微波畛域受到宽泛关注。白文详尽钻研并设计了一个由Vlasov阶梯型住口辐射器、扁圆面反照器和抛物面反照器组成的Vlasov型准光格式变换器。率先采纳多少何光学导出了Vlasov阶梯型住口辐射器和曲面反照器实践,再利用矢量绕射实践综合了此变换器的作业内中,经过编写MATLAB划算仿真程序零碎设计和综合了作业效率为94GHz,作业格式为TE02模的W波段盘旋管的Vlasov格式变换器。模仿后果表明,94GHz盘旋管内的作业格式TE02圆电模被Vlasov格式变换器逐步变换,在输入窗处被变换为能量集中且场型较好的准高斯波束,束腰为11.9mm∃11.2mm,转换效率为78.35%。此作业将为研制W波段圆电模盘旋管的准光输入提供实践和设计上面的参考。因为本模子中没有思忖眼前比拟支流的相位校对曲面反照器,输入高斯波束场型仍未达成最佳,增添相位校对曲面反照器优化高斯波束将是下一阶段钻研的重点。
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