S波段高功率径向线微波输出窗研究
高功率微波输出窗属于高功率微波真空器件，是高功率微波系统的重要组成部分，微波输出窗的好坏直接影响高功率系统的真空密封、功率容量、寿命及系统的可靠性。在其发展过程中，为防止微波输出窗损坏并提高其功率容量，人们不断对微波输出窗的结构以及微波输出窗本身材料进行深入的研究并取得了一定的进展。 由于高功率径向线阵列天线在高功率微波方面比传统天线有质量轻，体积小，超高功率微波源最终必须采用多个源的锁频叠加，天线阵列有很高的方向性，易于实现天线的高增益、高效率、高功率和圆极化辐射等优点而在高功率方面得到越来越广泛的应用。为了进一步提高高功率径向线阵列天线的功率容量，改善和优化高功率径向线阵列天线的拓扑结构，有必要设计出一个适用于高功率径向线阵列天线中的微波输出窗。 本文首先对微波输出窗产生历史背景做了简单描述，对之前学者研究的微波输出窗进行调研分析，发现之前的微波输出窗的结构或者应用范围都不适合在高功率径向线中进行加工密封，该径向线微波输出窗结构受阵列天线馈电系统输入输出同轴位置约束，采用环形结构，并对该环形高功率微波输出窗进行理论分析，利用模式匹配原理与微波网络理论分析计算环形高功率微波输出窗的S参数以及窗片表面存在的模式,为数值模拟提供理论依据。 其次，根据理论分析作为指导，对径向线内环形微波输出窗进行数值模拟，在仿真设计过程中认识到了径向线微波输出窗的设计难点:由于径向线内微波传输的特殊性及三相点对微波输出窗表面场强的影响，导致微波输出窗表面场强分布不均匀。对仿真结果分析之后，对径向线的结构进行调整优化，对径向线在微波输出窗三相点附近做向上和向下突出结构，以降低微波输出窗表面场强并改变微波输出窗三相点附近表面场强分布。 最后基于以上研究设计，对径向线微波输出窗进行了结构设计和加工试制。并进行了实验测试，为了测试该微波输出窗周向均匀性并模拟径向线环境，设计了一个用于测试的12路径向线功率分配器，并利用矢量网络分析仪得到了微波输出窗的驻波比、插入损耗及不平衡度等主要特性。实验测试结果表明:在中心频率附近，实验测试结果与设计结果基本一致，实现了径向线阵列天线馈电系统输入与输出部分的真空密封，验证了径向线微波输出窗的可行性。
微波输出窗;径向线阵列天线;真空密封;拓扑结构
西南交通大学
硕士
物理电子学
李相强
2014
中文
TN104
64
2014-10-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）