發(fā)布時(shí)間：2020-04-26 03:44

【摘要】：高功率微波系統(tǒng)通常由脈沖功率子系統(tǒng)、高功率微波源、傳輸子系統(tǒng)和發(fā)射子系統(tǒng)等部件組成。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,高功率微波源的峰值輸出功率不斷提高,相應(yīng)地對(duì)后級(jí)的傳輸與發(fā)射系統(tǒng)的性能要求也逐步提高。目前在應(yīng)用中技術(shù)較為成熟的高功率微波發(fā)射部件是大口徑反射面天線,該類天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、增益較高、適應(yīng)工作頻帶較寬,但其機(jī)械式波束掃描方式的響應(yīng)速度較慢,難以實(shí)現(xiàn)共形安裝。相比于反射面天線,相控陣天線具有無(wú)慣性快速電掃、波束形狀捷變等優(yōu)點(diǎn)。功分器、移相器及發(fā)射天線的性能,直接決定了發(fā)射系統(tǒng)的增益、效率、掃描范圍及精度。研究具有高功率、低插損特性的功分移相網(wǎng)絡(luò)和高輻射效率天線結(jié)構(gòu),具有較高的理論意義和實(shí)用價(jià)值。本文首先研究了高功率平面化多路功分器的設(shè)計(jì)方法。根據(jù)扇形波導(dǎo)特定模式沿周向均勻分布的特性,提出了多路等分功分器設(shè)計(jì)方案。其中,通過(guò)調(diào)整輸出通道圓心角提高了輸出的幅度一致性;同時(shí),引入調(diào)相結(jié)構(gòu)提高了輸出相位一致性,對(duì)相關(guān)方法做了理論分析和仿真驗(yàn)證。根據(jù)所提設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)了一種x波段48路平面化波導(dǎo)功分器,并對(duì)其傳輸特性開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明:功分器傳輸效率達(dá)到95.7%,輸出功率一致性達(dá)到0.28dB,相位平衡度為4.6°,功率容量達(dá)到2.7GW,該方案可以滿足高功率應(yīng)用中的平面化多路輸出、等幅同相等性能要求。其次,研究了高功率、高口徑效率漏波波導(dǎo)天線的設(shè)計(jì)方法,對(duì)傳統(tǒng)漏波天線設(shè)計(jì)理論進(jìn)行總結(jié),結(jié)合高口徑效率條件對(duì)天線設(shè)計(jì)的影響對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行改進(jìn),給出了側(cè)邊加載金屬柱型波導(dǎo)漏波天線的具體設(shè)計(jì)方法。根據(jù)所提方法設(shè)計(jì)了一種X波段48路波導(dǎo)漏波天線,加工了天線樣件,通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所提天線結(jié)構(gòu)的輻射特性。漏波天線在工作頻段內(nèi)的回波損耗優(yōu)于25dB,中心頻點(diǎn)處的增益達(dá)到38.75dB,相應(yīng)的口徑效率達(dá)到80.7%,功率容量為3.1GW。再次,基于半導(dǎo)體光電效應(yīng)提出了一種非接觸式高功率波導(dǎo)移相器設(shè)計(jì)方案,對(duì)光控移相器的工作原理做了理論分析,給出了移相器移相量和插損關(guān)于半導(dǎo)體電導(dǎo)率和結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的理論公式。利用可獲得的半導(dǎo)體材料和光源,通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段確定了能夠?qū)崿F(xiàn)大角度相移的半導(dǎo)體材料和光源組合,并對(duì)光控移相器設(shè)計(jì)方案的可行性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。最后,對(duì)高隔離度波導(dǎo)合路器的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了理論研究,基于三端口網(wǎng)絡(luò)分析的相關(guān)理論提出了三種提高合路器隔離度的設(shè)計(jì)方法;對(duì)波導(dǎo)-同軸魔T結(jié)構(gòu)的合路器進(jìn)行了等效電路建模,并推導(dǎo)了其中等效電路元件參數(shù)的解析表達(dá)式;同時(shí),基于常規(guī)3dB混合環(huán)結(jié)構(gòu),提出具有緊縮截面特性的高隔離度波導(dǎo)合路器設(shè)計(jì)方案,研制出一種工作于X波段的四路同軸-波導(dǎo)功率合成器,合成效率達(dá)到98.9%,相對(duì)帶寬12%,隔離度優(yōu)于22dB,橫截面尺寸為0.71λ×0.74λ,功率容量達(dá)到13.7kW,以上結(jié)果表明該方案實(shí)現(xiàn)了高功率條件下的緊縮截面功率合成功能。
【圖文】：

邐（ｂ）等離子體加熱邐（ｃ）高能加速器逡逑圖１．１高功率微波典型應(yīng)用逡逑高功率微波系統(tǒng)通常由脈沖功率子系統(tǒng)、高功率微波源、傳輸與饋電網(wǎng)絡(luò)和逡逑高功率發(fā)射子系統(tǒng)等部件組成［６］。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，高功率微波源的輸出逡逑峰值功率不斷提高，其對(duì)后級(jí)的傳輸與發(fā)射系統(tǒng)性能的要求也逐步提高。目前應(yīng)逡逑用較廣泛的高功率微波發(fā)射系統(tǒng)是單饋源大口徑反射面天線，該類天線具有較高逡逑增益，可以通過(guò)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)波束掃描，但由于反射面為大口徑拋物面，逡逑給設(shè)計(jì)、加工及組裝帶來(lái)較大困難，且機(jī)械式波束掃描響應(yīng)速度較慢，難以滿足逡逑應(yīng)用中的快速反應(yīng)需求，因此高功率微波發(fā)射系統(tǒng)逐漸向電控掃描的平面陣列發(fā)逡逑展，相控陣天線逐漸成為相關(guān)應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)。逡逑直流脈沖壓縮邋微

圖１．１高功率微波典型應(yīng)用逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN015;TN820

【參考文獻(xiàn)】

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1 侯天昊;李相強(qiáng);劉慶想;張健穹;;S波段高功率徑向線輸出窗的設(shè)計(jì)[J];強(qiáng)激光與粒子束;2014年06期

2 李佳偉;黃文華;張治強(qiáng);黃惠軍;王康懿;梁鐵柱;陳昌華;方進(jìn)勇;;基于漏波波導(dǎo)X波段高功率微波天線的實(shí)驗(yàn)[J];強(qiáng)激光與粒子束;2011年12期

3 李佳偉;黃文華;梁鐵柱;黃惠軍;王康懿;;基于漏波波導(dǎo)的X波段高功率微波天線[J];強(qiáng)激光與粒子束;2011年08期

4 李相強(qiáng);劉慶想;張健穹;趙柳;;S波段多路徑向線功率分配器的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)[J];強(qiáng)激光與粒子束;2010年07期

5 何明;程海榮;;波導(dǎo)二極管移相器的設(shè)計(jì)[J];雷達(dá)與對(duì)抗;2009年03期

6 吳鋒濤;張光甫;梁步閣;袁乃昌;;同軸高功率超寬帶功分器研究[J];強(qiáng)激光與粒子束;2006年07期

7 戴大富;高功率微波的發(fā)展與現(xiàn)狀[J];真空電子技術(shù);2004年05期

8 張士選,鄢澤洪,傅德民,毛乃宏;平面近場(chǎng)掃描技術(shù)及其測(cè)量系統(tǒng)[J];西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào);1998年01期

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1 陳艷麗;大功率高隔離功分/合成器設(shè)計(jì)[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

2 倪娜;半絕緣碳化硅光導(dǎo)開(kāi)關(guān)的仿真研究[D];西安電子科技大學(xué);2010年

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本文編號(hào)：2641046