【技术实现步骤摘要】
一种基于迭代法的分段式模式转换器设计方法
本专利技术属于高功率微波器件设计领域，具体涉及高功率微波模式转换器的设计。
技术介绍
模式转换器是高功率微波传输及发射系统中的重要器件，用于将高功率微波源产生的TM01模式转化为TE11模式，从而实现高功率微波的定向辐射，因此高功率微波传输及发射系统中的模式转换器需要具有高转换效率及高功率容量。目前常见的模式转换器设计方法均针对转换效率进行结构优化设计，无法实现对模式转换转换过程中最大场强的精细控制。随着高功率微波源输出功率的不断提高，需要一种能够在保证转换效率的同时，可针对模式转换过程中最大场强进行结构优化的设计方法。国内外学者做了大量关于模式转换器设计的研究工作，提出了各种不同的结构设计方法。杨仕文等研究人员提出选用三次抛物线、高斯曲线或者两个不同曲率的组合弧线作为模式转换器的轴线，通过优化选定函数参变量获得最佳的模式转换效率，该方法优化参数简单，易于实现，但是该方法设计的模式转换器带宽较窄，且结构长度较长(参见文献：杨仕文等.OptimizationofNovelHigh-PowerMillimeter-waveTM...
【技术保护点】
1.一种基于迭代法的分段式模式转换器设计方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、根据选定的圆波导口径大小，计算圆波导横截面上，TM01和TE11两种模式按不同功率配比和不同相对相位差混合后叠加场的最大电场值；并根据计算结果分别以两模式的功率配比和相对相位差为x、y轴绘制混合叠加场的最大电场等高线图；S2、在模式转换过程中，TM01和TE11两模式相对相位差为nπ(n为整数)的位置为模式转换器转换过程中的特征点，该位置附近对应了模式转换过程中混合叠加场的电场最大值，选择上述特征位置为模式转换器的特征分段点；S3、根据场强击穿阈值，合理选择模式转换器的最大电场期望值，结合最大电场...
【技术特征摘要】
1.一种基于迭代法的分段式模式转换器设计方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、根据选定的圆波导口径大小，计算圆波导横截面上，TM01和TE11两种模式按不同功率配比和不同相对相位差混合后叠加场的最大电场值；并根据计算结果分别以两模式的功率配比和相对相位差为x、y轴绘制混合叠加场的最大电场等高线图；S2、在模式转换过程中，TM01和TE11两模式相对相位差为nπ(n为整数)的位置为模式转换器转换过程中的特征点，该位置附近对应了模式转换过程中混合叠加场的电场最大值，选择上述特征位置为模式转换器的特征分段点；S3、根据场强击穿阈值，合理选择模式转换器的最大电场期望值，结合最大电场等高线图，可得到该场强值条件下模式转换器在特征分段点位置处两模式的功率配比；S4、利用迭代法结合相位自适应法，将输入端分别由TM01及TE11注入时边界条件中缺失的相位信息补充完整，从而计算得到由TM01模式及TE11模式到两模式指定功率配比的首尾两段分段结构；利用迭代法结合相位归一化处理后的迭代修正公式，消除中间段两输入端绝对相位不匹配对算法收敛的影响，从而计算得到满足指定功率转换要求的中间段分段结构，并由各分段最终构成完整的模式转换器结构。2.如权利要求1所述的一种基于迭代法的分段式模式转换器设计方法，其特征在于，所述的最大电场值在圆波导模式转换器的金属内壁一倍波长范围内进行取值。3.根据权利要求1或2所述的一种基于迭代法的分段式模式转换器设计方法，其特征在于，所述的模式转换器为轴线弯曲型模式转换器，利用基于迭代法的分段式设计方法对该结构模式转换器进行如下分段设计：1)利用迭代法结合相位自适应法，分别计算由TM01模式及TE11模式到两模式指定功率配比的首尾两段结构；描述模式耦合过程的耦合波方程表示为其中aj为圆波导中第j个模式的复数幅度，βj为圆波导中第j个模式的波数，kjk为第j和第k个模式之间的耦合系数，对轴线弯曲型模式转换器而言不同模式之间的耦合系数表示为kjk(z)＝γjkf(z)(2)...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔新红，李浩，张治强，刘小龙，熊正锋，晏峰，杨猛，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三六五三部队，
类型：发明
国别省市：新疆,65
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