[發明專利]一種慢波高功率微波源的輸出模式純化方法

有效

• 申請號: 201310510340.4
• 申請日: 2013-10-26
• 公開（公告）號: CN103545579A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 張軍;張點;鐘輝煌;靳振興;袁玉章
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: H01P1/16
• 分類號: H01P1/16;G06F17/50
• 代理公司: 湖南省國防科技工業局專利中心 43102
• 代理人: 馮青

1.一種慢波高功率微波源的輸出模式純化方法，將慢波高功率微波源輸出的任意功率比例的TM₀₁、TM₀₂混合模式純化為單一的TM₀₁模式，并且保持輸出功率不變，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、根據慢波高功率微波源的功率輸出波導內的TM₀₁、TM₀₂模式的功率比例????????????????????????????????????????????????，選擇慢波高功率微波源的輸出模式純化系統的搭建方案，具體步驟如下：

步驟1-1.?確定慢波高功率微波源的功率輸出波導內的TM₀₁、TM₀₂模式的功率比例為

,

其中，、分別為慢波高功率微波源的功率輸出波導8內的TM₀₁、TM₀₂模式的功率；

步驟1-2.?搭建慢波高功率微波源的輸出模式純化系統Ⅰ及Ⅱ：

當大于等于15時，搭建由慢波高功率微波源的功率輸出波導端口9順序連接相位調節圓波導10、錐波導型不完全模式轉換器11和純化模式輸出波導Ⅰ12構成的純化系統Ⅰ；

當大于等于15或小于15時，搭建由慢波高功率微波源的功率輸出波導端口9順序連接相位調節圓波導10、半徑周期漸變圓波導型不完全模式轉換器13和純化模式輸出波導Ⅱ14構成的純化系統Ⅱ；

步驟二、確定上述兩種純化系統中的不完全模式轉換器的結構參數，具體步驟如下：

步驟2-1.?上述兩種純化系統中的不完全模式轉換器將TM₀₂模式部分轉化為TM₀₁模式的模式轉換系數的幅值均為

，

其中：為不完全模式轉化器將TM₀₂模式部分轉化為TM₀₁模式的模式轉化系數，?的值如步驟1-1?所述；

步驟2-2.?確定不完全模式轉換器的結構參數，使其模式轉換系數滿足步驟2-1的要求，并且功率反射小于20dB；

錐波導型不完全模式轉換器11，其上、下游半徑分別為R_t1、R_t2，軸向長度為L_t；R_t1固定為慢波高功率微波源的功率輸出波導8的半徑R₀；R_t2大于R_t1，且R_t2與工作微波波長λ的關系為：0.88λ?<?R_t2?<?1.38λ；L_t與工作微波波長λ的關系為L_t?>?2λ；?

半徑周期漸變圓波導型不完全模式轉換器13的半徑R(z)變化的規律為

，

其中：為該半徑周期漸變圓波導型不完全模式轉換器的最小半徑，固定為慢波高功率微波源的功率輸出波導8的半徑R₀；周期長度，為TM₀₁、TM₀₂模式在半徑R_c的圓導中的拍波波長，這里，、分別為TM₀₁、TM₀₂模式在半徑R_c的波導中的軸向波數；ε表示半徑擾動的大小，其滿足0?<?ε?<?1；周期數N取1到4之間的整數；?

?步驟三、根據慢波高功率微波源的功率輸出波導端口9上的TM₀₁、TM₀₂模式的相位，以及步驟二中所設計的不完全模式轉換器對TM₀₁、TM₀₂模式的相移，設計相位調節圓波導10，具體步驟如下：

步驟3-1.?確定相位調節圓波導10所要實現的對TM₀₁、TM₀₂模式的相移之差為

，

其中：、分別為相位條件圓波導對TM₀₁、TM₀₂模式的相移；、分別為慢波高功率微波源輸出波導端口9上TM₀₁、TM₀₂模式的相位；為TM₀₁模式經按照步驟二設計的不完全模式轉換器傳輸時的相移；為TM₀₂模式經按照步驟二設計的不完全模式轉換器部分轉換為TM₀₁模式時的相移；是使(-?)為正數的最小整數；

步驟3-2.?根據步驟3-1.確定的相移差(-)，確定相位調節圓波導10的結構參數：半徑R^*固定為慢波高功率微波源的功率輸出波導的半徑R₀；長度L^*為

，

其中：(-?)的值如步驟3-1.所述；β₁、β₂的值如步驟2-2.所述。