新型高功率微波移相器研究.pdf

1、由于產生高功率微波的物理機制以及高功率微波源工藝結構的固有限制，各種高功率微波源都有其功率上限。為了進一步提高高功率微波系統(tǒng)的輸出功率，功率合成技術和天線相控陣掃描技術將是該領域內的重要發(fā)展方向。其中，高功率微波移相器技術，作為高功率微波相位控制和功率合成的關鍵技術之一，亟待研究。根據高功率微波合成系統(tǒng)的應用要求，需要設計結構緊湊、功率容量高、調相方式簡便的新型高功率微波移相器。基于此，本文設計了一種新型的十字轉門式移相器，對構成該移相

2、器的緊湊型十字圓極化器、弧形膜片圓極化器進行了系統(tǒng)的研究，主要包括以下內容：
　　1、改進并設計了一種緊湊型十字圓極化器。
　　利用波導理論推導了器件結構參數為實現圓極化所滿足的具體條件。在此基礎上，對十字形波導網絡及十字形波導圓極化器進行了詳細的數值仿真研究，并對其結構進行了改進，最終設計出的緊湊型十字圓極化器，具有較高的傳輸效率和端口隔離度，同時兼具良好的圓極化特性。仿真研究顯示：在中心頻率1.575GHz處，該圓極化器

3、的傳輸效率超過99.7％，軸比約為0.03dB；在1.53~1.62GHz的頻率范圍內，傳輸效率超過97.5%，軸比小于2.5dB，功率容量約為2GW。
　　2、提出并設計了一種弧形膜片圓極化器。
　　通過等效電路理論分析得到了弧形膜片的歸一化電納表達式，同時得到了弧形膜片極化器的傳輸矩陣。在此基礎上設計了加載三組弧形膜片、工作頻率在1.575GHz的圓極化器，并對其進行了詳細的仿真驗證。結果表明：該圓極化器能夠有效實現同軸

4、 TEM模式到圓極化 TE11模式的轉換，中心頻率處轉換效率超過99.9%，軸比約為0.015dB；在1.545~1.62GHz的頻率范圍內，轉換效率超過97.0%，軸比小于3dB，功率容量約為2.8GW。
　　3、合成設計了一種新型十字轉門移相器。
　　移相器以同軸TEM模式注入，以矩形波導TE10模式輸出。仿真研究表明：該移相器可以實現0~360°的線性相移。在中心頻率1.575GHz處，移相器工作過程中傳輸效率始終超過

5、99%，在1.57~1.595GHz的頻率范圍內，傳輸效率達到95%以上，功率容量約為2GW。
　　4、實驗設計與測試。
　　對兩種圓極化器進行了工程設計和工程加工，完成了十字轉門式移相器的組裝，并進行了實驗冷測。結果表明：移相器為線性移相，在中心頻率1.575GHz處，移相器的平均傳輸效率約為95%，在1.568~1.572GHz的頻率范圍內，傳輸效率在91.8%~98.1%內波動，考慮到加工誤差，結果在可接受范圍內，達到