一种基于准光理论的相位修正面型功率合成器设计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于准光理论的相位修正面型功率合成器设计方法，涉及微波功率合成领域。本方法则是根据传播至中继面或辐射场的正、逆向衍射场的幅值和相位分布进行相位修正，其物理机理为根据镜面变换，促使两个场在幅值与相位分布方面同时趋向一致。通过改进经典KS算法，增加波束正逆向传播循环体系，在多个相位修正面间形成效应联系，进而能够实现多镜面系统的良好设计，达到高效功率合成的目的。相比于仅适用于单镜面系统设计的经典KS算法，本方法可以对多镜面系统进行良好设计，有利于复杂波形变换的高效实现；相比于经典KS算法，本方法对相位修正面的赋形优化效果持续稳定，最终的波形变换效率可以得到大幅提高。

A design method of power synthesizer based on quasi optical theory

【技术实现步骤摘要】
一种基于准光理论的相位修正面型功率合成器设计方法
本专利技术涉及微波功率合成，尤其涉及一种基于准光理论的功率合成器的设计方法。
技术介绍
传统的波导类功率合成器使用导行波的电磁传播方式，因此电磁波在金属波导壁上存在较多的欧姆损耗，同时器件难以兼顾功率容量与模式纯度。准光功率合成器是在电磁波衍射效应显著的情况下，根据衍射理论改变波在传播过程中的相位分布，进而改变波的衍射场分布，实现多路波束到单路波束的汇聚合成。其不同于传统功率合成器，采取了自由空间波的电磁传播方式，因此具有损耗低、合成效率高，以及可以工作于大功率、高频率环境等特点。目前，准光功率合成器包含以下类型：1.规则镜面型。其特点在于镜面为部分规则抛物面或椭球面；2.相位修正面型。其特点在于镜面是基于相位修正原理，通过数值计算得到的不规则曲面；3.衍射相位元件型。其特点在于器件由衍射相位元件构成，或由衍射相位元件与规则镜面、相位修正面等共同组成。衍射相位元件有光栅结构、二维周期小孔结构等。其中，相位修正面型准光功率合成器的设计方法主要有KS算法[1]、GS算法[2]，以及辐射矩算法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于准光理论的相位修正面型功率合成器设计方法,该方法包括:/n步骤1：确定相位修正面型功率合成器的输入场和输出场的参数与功率合成效率目标值；/n步骤2：根据输入场和输出场的参数，计算出镜面个数，并初始化各镜面形状；/n步骤3：根据镜面的空间位置，生成相邻金属反射面间的虚拟中继面；/n步骤4：逆向传播输出场，分别计算其经过各镜面，传播至第N中继面到第一中继面等各中继面处的逆向衍射场分布；/n步骤5：正向传播输入场，计算其经过第一镜面，传播至第一中继面处的正向衍射场分布；/n步骤6：根据第一中继面处的正、逆向衍射场分布，使用KS算法对第一镜面赋形优化；/n步骤7：正向传播输入场，计算其经过...

【技术特征摘要】
1.一种基于准光理论的相位修正面型功率合成器设计方法,该方法包括:
步骤1：确定相位修正面型功率合成器的输入场和输出场的参数与功率合成效率目标值；
步骤2：根据输入场和输出场的参数，计算出镜面个数，并初始化各镜面形状；
步骤3：根据镜面的空间位置，生成相邻金属反射面间的虚拟中继面；
步骤4：逆向传播输出场，分别计算其经过各镜面，传播至第N中继面到第一中继面等各中继面处的逆向衍射场分布；
步骤5：正向传播输入场，计算其经过第一镜面，传播至第一中继面处的正向衍射场分布；
步骤6：根据第一中继面处的正、逆向衍射场分布，使用KS算法对第一镜面赋形优化；
步骤7：正向传播输入场，计算其经过一次赋形后的第一镜面与初始状态的第二镜面，传播至第二中继面处的正向衍射场分布；
步骤8：根据第二中继面处的正、逆向衍射场分布，使用KS算法对第二镜面赋形优化；
步骤9：采用步骤5到步骤8相同的方法，正向传播输入场，根据已经优化的镜面，对下一个未优化的镜面进行优化，直至最后一块镜面得到赋形优化；
步骤10：计算输入场经过赋形后的各个镜面，传播至输出场所在平面处的观测场，并计算观测场与输出场的一致度；如果一致度大于功率合成效率目标值，则完成功率合成器的设计；反之，则循环步骤4到步骤9，进行下一轮镜面赋形优化，直至达到功率合成效率目标值或预定最大循环次数。


2.如权利要求1所述的一种基于准光理论的相位修正面型功率合成器设计方法，其特征在于所述步骤4通过基尔霍夫逆衍射积分公式计...

【专利技术属性】
技术研发人员：付浩，李孚嘉，罗勇，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51