论文摘要
随着高功率微波源向更高的功率水平和更高的频率发展,相干毫米波回旋管的研究已经成为国际上的研究前沿。对于高阶模式和高功率水平、连续波的输出形式,传统的波导模式变换器已经无法适应这种现状,内置准光模式变换器的研究变得十分必要。目前,准光模式变换器在国外已经研究的比较深入,并已装备到商业化的回旋管当中,国内在这方面的研究还刚刚起步。本论文正是在这一背景下,在对准光模式变换器的理论和设计方法进行广泛调研的基础上,对由螺旋形切口Vlasov辐射器和准抛物柱面反射镜以及两级相位修正镜面系统组成的准光模式变换器进行了数值模拟和实验研究。本学位论文主要采用几何光学理论分析了电磁波在圆波导内的传输图像,给出Vlasov辐射器和准抛物柱面反射镜的几何结构参数的表达式。研究了相位修正镜面系统的工作原理和设计方法,基于误差控制KSA算法和标量衍射理论,编制了相位修正镜面自适应设计程序,并讨论了波束质量评价方法。采用数值模拟方法设计了95GHz,输入TE62模式的准光模式变换器。该模式变换器由螺旋切口的Vlasov辐射器,准抛物柱面反射镜和两极相位修正镜面系统组成。基于标量衍射理论,深入讨论分析了参考平面处的场分布情况。最后把数值模拟设计的结果加工成实物进行了实验测量。结果表明,理论设计方法是准确的,可以方便的指导准光模式变换器的设计。