94 GHz TE02模盤(pán)旋管Vlasov 格式變換器的設(shè)計(jì)與模仿
該文鉆研并設(shè)計(jì)了一個(gè)由Vlasov階梯型住口輻射器、扁圓面反照器和拋物面反照器組成的TE02模盤(pán)旋管準(zhǔn)光格式變換器。率先采納多少何光學(xué)鉆研了階梯型住口輻射器、扁圓面反照器和拋物面反照器的具身段態(tài),再利用矢量繞射實(shí)踐綜合了其作業(yè)內(nèi)中,最初聯(lián)合94GHzTE02模盤(pán)旋管的具體參數(shù),編寫(xiě)仿真程序詳盡探討了作業(yè)格式在此格式變換器中的變換內(nèi)中。模仿后果表明,94GHz盤(pán)旋管中的TE02模在輸入窗處被轉(zhuǎn)換為能量集中的準(zhǔn)高斯波束,轉(zhuǎn)換效率為78.35%。
盤(pán)旋管是一類(lèi)以電子盤(pán)旋脈塞(ElectronCyclotronMaser,ECM)為機(jī)理而停滯起來(lái)的快波器件[1],它填補(bǔ)了傳統(tǒng)微波管(如行波管、速調(diào)管等)和萊塞在毫米和亞毫米波段的決口[2-3],因此在受控?zé)岷司圩兊牡入x子體體加熱、高能粒子減速器、毫米波定向能刺刀、資料解決及等離子體體化學(xué)等畛域被寬泛利用[4-6]。
隨著盤(pán)旋管向著高效率、高功率停滯,其作業(yè)格式大多采納低虧耗的高階腔體格式,而高階腔體格式因?yàn)樵趥鬏攦?nèi)中中存在重大的衍射和極化虧耗,理論上并不快宜于自在空間的傳輸,必須將其轉(zhuǎn)換為利于傳輸?shù)牡碗A波導(dǎo)格式或自在空間的高斯波束。采納傳統(tǒng)的波導(dǎo)格式變換器繼續(xù)格式降階變換時(shí),變換器的尺寸碩大,加工困苦,且格式競(jìng)爭(zhēng)和虧耗重大,理論上并不行行。因而,正常采納準(zhǔn)光格式變換器(QuasiOpticalModeConverter)來(lái)兌現(xiàn)高階格式向低階格式的高效轉(zhuǎn)換。俄羅斯迷信家Vlasov等[7]率先提出的準(zhǔn)光地線羅茨真空泵,后停滯變成Vlasov型準(zhǔn)光格式變換器,不僅構(gòu)造容易、緊湊而且無(wú)效,因而很快被寬泛使用到高功率微波畛域。
眼前,綜合設(shè)計(jì)正當(dāng)?shù)臏?zhǔn)光格式變換器已變成國(guó)內(nèi)上大功率級(jí)別盤(pán)旋管鉆研畛域的熱點(diǎn)問(wèn)題[8-12]。因?yàn)槲覈?guó)在高效率高功率盤(pán)旋管的研制上面與國(guó)內(nèi)先進(jìn)程度差距較大,海內(nèi)對(duì)大功率級(jí)別盤(pán)旋管橫向準(zhǔn)光輸入的鉆研無(wú)論是無(wú)理論還是試驗(yàn)上面都在于探尋階段[13-14],正是如此,聯(lián)合本試驗(yàn)室具體管型詳盡設(shè)計(jì)和綜合準(zhǔn)光格式變換器存在很強(qiáng)的事實(shí)意思。
白文將鉆研和設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)用于圓電模盤(pán)旋管準(zhǔn)光輸入的Vlasov型準(zhǔn)光格式變換器。率先,采納多少何光學(xué)鉆研并設(shè)計(jì)Vlasov住口輻射器和二級(jí)曲面反照器(由扁圓面反照器和拋物面反照器組成),再利用矢量繞射實(shí)踐綜合此格式變換器的作業(yè)內(nèi)中,最初經(jīng)過(guò)編寫(xiě)劃算仿真程序模仿94GHzTE02模盤(pán)旋管具體參數(shù)下此格式變換器的作業(yè),并探討其輸入后果。
1、圓電模盤(pán)旋管Vlasov格式變換器的實(shí)踐
如圖1所示,白文鉆研的圓電模盤(pán)旋管Vlasov型準(zhǔn)光格式變換器由Vlasov階梯型(SteppedCut)住口輻射器、扁圓面反照器和拋物面反照器組成。因?yàn)樽鳂I(yè)在高階腔體格式下的盤(pán)旋管其腔體尺寸和住口輻射器切割長(zhǎng)短都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其作業(yè)跨度,因而采納多少何光學(xué)實(shí)踐鉆研Vlasov準(zhǔn)光格式變換器的機(jī)理并指點(diǎn)設(shè)計(jì)可以保障精度務(wù)求。
圖1圓電模Vlasov格式變換器構(gòu)造示用意
4、論斷
準(zhǔn)光格式變換器能將盤(pán)旋管內(nèi)作業(yè)的高階腔體格式轉(zhuǎn)換為利于自在空間傳輸?shù)木�極化低階波導(dǎo)格式或自在空間高斯格式,且其構(gòu)造容易、緊湊高效,被寬泛地用來(lái)大功率級(jí)別盤(pán)旋管中。Vlasov格式變換器作為準(zhǔn)光格式變換器的一種重要類(lèi)型,在高功率微波畛域受到寬泛關(guān)注。白文詳盡鉆研并設(shè)計(jì)了一個(gè)由Vlasov階梯型住口輻射器、扁圓面反照器和拋物面反照器組成的Vlasov型準(zhǔn)光格式變換器。率先采納多少何光學(xué)導(dǎo)出了Vlasov階梯型住口輻射器和曲面反照器實(shí)踐,再利用矢量繞射實(shí)踐綜合了此變換器的作業(yè)內(nèi)中,經(jīng)過(guò)編寫(xiě)MATLAB劃算仿真程序零碎設(shè)計(jì)和綜合了作業(yè)效率為94GHz,作業(yè)格式為T(mén)E02模的W波段盤(pán)旋管的Vlasov格式變換器。模仿后果表明,94GHz盤(pán)旋管內(nèi)的作業(yè)格式TE02圓電模被Vlasov格式變換器逐步變換,在輸入窗處被變換為能量集中且場(chǎng)型較好的準(zhǔn)高斯波束,束腰為11.9mm∃11.2mm,轉(zhuǎn)換效率為78.35%。此作業(yè)將為研制W波段圓電模盤(pán)旋管的準(zhǔn)光輸入提供實(shí)踐和設(shè)計(jì)上面的參考。因?yàn)楸灸Ｗ又袥](méi)有思忖眼前比擬支流的相位校對(duì)曲面反照器,輸入高斯波束場(chǎng)型仍未達(dá)成最佳,增添相位校對(duì)曲面反照器優(yōu)化高斯波束將是下一階段鉆研的重點(diǎn)。
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