高功率短毫米波高效模式转换技术研究

高功率毫米波回旋管是公认的比较理想的毫米波源，但是其输出电磁模式一般为不适合直接应用的模式。为了满足应用的要求，通常需要用波导模式转换器或者准光模式变换器将回旋管输出的电磁模式转换为具有良好线极化的 或者准高斯光束模式。目前,国内外所研制的回旋管专用模式变换器还存在一些缺点，比方说，所研制的波导模式变换器尺寸大、带宽窄，所研制的准光模式变换器转换效率偏低等，这些不足严重制约着回旋管性能的发挥，所以研究提高其性能的机理、探索改进性能的技术或者方法显得非常重要。本项目拟在耦合波理论和矢量绕射理论的基础上采用数值分析、软件仿真和实验研究的方法探索毫米波模式转换的机理和高性能模式变换器的实现方法，为研制紧凑、高性能的高功率毫米波模式转换器提供理论指导和技术基础。

高功率毫米波回旋管是目前理想的高功率高频率微波源，可是其输出的电磁模式一般不合适直接应用，因此需要模式变换器将不合用的模式转变成何用的圆模式HE11或者准光模式。目前的模式变换器设计技术存在不少缺点，比如说，带宽窄、转换效率低等。这些不足使得回旋管的应用受到影响。.本项目是要探索设计高性能紧凑模式高功率毫米波模式变换器技术以便为设计高性能模式变换器提供技术基础。考虑到超薄器件未来的应用前景，我们也研究了双光栅超薄传输线以及其构成的微波器件的技术实现，该技术对于未来设计超薄电磁场器件具有很好的基础作用。.本项目取得的成果如下。.1.我们提出了基于NURBS（ Non-Uniform Rational B-Spline ）的通用TE01-TE11设计技术。该技术设计的变换器可以确保其两个端口共轴且平行。而现有的技术不能做到或者做到了但不具有通用性。.2.提出了光顺弯曲波导模式过渡器。该过渡器不仅下率高而且容易高准确度加工。.3.提出了通用的高效率TM11-HE11模式变换器设计技术。.4.基于NURBS曲面技术提出了光顺镜面设计技术，该技术设计的镜面光顺，使得镜面模式变换器对装配误差不敏感，大大减小了装配难度。.5.提出了实现超薄微波传输线和实现超薄微波器件的技术，对于超薄微波系统的发展具有推动作用。