[發明專利]90G準光輻射器波紋波導設計方法

無效

• 申請號: 201310308014.5
• 申請日: 2013-07-22
• 公開（公告）號: CN103441319A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 趙青;劉建衛
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01P11/00
• 分類號: H01P11/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 梁田

技術領域

本發明屬于物理電子領域，涉及微波器件，特別是一種90G準光輻射器波紋波導設計方法。

背景技術

大功率回旋管內置準光模式變換器的高頻輸出結構主要由伏拉索夫輻射器（Vlasov?launcher）以及多級反射鏡構成。伏拉索夫輻射器的主要作用是將波導中輸出的模式有效地向外空間輻射,且其輻射的空間場接近呈高斯分布。由于常規的伏拉索夫輻射器的輻射方向圖有較高的旁瓣電平,并且有較寬的主瓣,形狀也不夠理想,其固有缺陷是轉換效率低而且交叉極化很嚴重。因此便提出Denisov輻射器，它在Vlasov輻射器前面加一段波紋波導,目的是為了在輻射器切口處形成高斯波束，減少微波的散射，因此針對具體頻率和模式的回旋管來說，波紋波導的擾動幅度和擾動長度便至關重要。

針對具有不同的具體頻率和模式的特定微波，要在波紋波導的切口處形成模式純度高的高斯波束，對波紋波導器件在軸向的擾動幅度和擾動長度的計算不同。現有技術對波紋波紋波導的設計未見具體的設計方案，根據設計者過往經驗設計或者采用實驗測量再微調的方式，缺乏理論支撐，得到的結果通常比較粗糙，因此通常切口處的微波純度不能達到預期的理想值。

耦合可以發生在同一波導腔體中不同的電磁波的模式之間，也可以發生在不同波導的電磁波模式之間。耦合波理論（coupled-mode?theory）是指研究兩個或多個電磁波模式間耦合的一般規律的理論。金踐波在他的《同軸回旋管準光模式變換器》（JING?Jian-Bo,?Quasi-Optical?Mode?Converter?for?a?Coaxial?Cavity?Gyrotron[D]，?Chengdu:?Southwest?Jiaotong?University.成都:?西南交通大學2005）一文中運用耦合波理論對波紋波導切口處的功率進行了推導，但并未給出如何設計波紋波導的具體方法。《Theoretical?investigation?of?an?advanced?launcher?for?a?2-MW?170-GHz?TE34,19?coaxial?cavity?gyrotron》（IEEE?trans.?Microwave?Theory?and?Tech.?2006?54(3),1139-1145）也介紹了利用耦合波理論計算切口功率的相關方法。《微波與光電子學中的電磁理論》（張克潛，李德杰?電子工業出版社?2001年）中，說明微波相位修正需要對微波磁場和電場分布進行分析。

發明內容

為克服現有技術對擾動幅度和擾動長度計算理論偏差對切口處微波能量散射的技術缺陷，本發明公開了90G準光輻射器波紋波導設計方法。

90G準光輻射器波紋波導設計方法，包括根據入射微波相關參數對擾動長度和擾動幅度的計算過程，所述擾動長度????????????????????????????????????????????????，擾動幅度，包括對長度參數、幅度參數的優化，對、的優化包括如下步驟：

?步驟1.在?模式下，計算入射微波能量按波紋波導軸向和角向分布，=TE=T(m,n)；其中m表示微波角向參數，n表示微波軸向參數；

步驟2.根據耦合波理論：；為微波振幅，計算?()²

其中L為常數，表示計算模式個數，小寫字母l表示對應的模式序號，A^l表示對應模式的振幅，k(z)為模式k的軸向傳播常數，z表示軸向坐標；j表示虛數單位，表示由k到l的耦合系數，，R為擾動半徑，是擾動長度和擾動幅度的函數；?

步驟2中得到的()²=A=A(m,n,,),即微波振幅的平方值與m、n、?、相關；

步驟3.?比較步驟1中的T(m,n)和步驟2中的A(m,n,,)，對相同m和n參數的T和A,使T和A的值最接近的,值即為優化后的、。

優選的，還包括根據優化后的、計算擾動長度和擾動幅度的步驟，在擾動長度的兩端，以端點為起點、長度為LX的端點區間內，擾動幅度的取值；其中Z為以該端點為坐標原點的波紋波導管軸向坐標，擾動幅度的下標為軸向坐標，表示在該軸向坐標下的擾動幅度取值。

進一步的，所述LX=10毫米。