詳細(xì)研究了一種用于回旋管冷測(cè)的三段式同軸諧振腔模式激勵(lì)器，該模式激勵(lì)器利用同軸開(kāi)放腔的選頻選模特性將輸入的W 波段的波功率轉(zhuǎn)換為T(mén)E6，2模式輸出。基于緩變截面波導(dǎo)理論，研究了同軸諧振腔激勵(lì)TE6，2模式的機(jī)理; 求解了同軸波導(dǎo)中TE 模式的特征根和不均勻弦方程并得到腔體諧振頻率及Q 值; 分析了同軸腔內(nèi)外半徑對(duì)諧振頻率的影響; 給出了W 波段高純度TE6，2模諧振腔優(yōu)化設(shè)計(jì)的參數(shù); 并用電磁仿真軟件對(duì)其進(jìn)行仿真計(jì)算，結(jié)果表明: 該諧振腔的TE6，2模式純度達(dá)到99. 51%。

　　回旋管在可控?zé)岷司圩儭⒑撩撞ǜ叻直媛食上窭走_(dá)等方面有非常重要的應(yīng)用。為了提高回旋管功率容量，一般采用大尺寸的開(kāi)放腔體結(jié)構(gòu)作為注-波互作用電路，使其工作在高階邊廊模或高階體模，開(kāi)放式諧振腔的設(shè)計(jì)對(duì)于這些高階模式的諧振和激勵(lì)非常重要。同時(shí)，回旋管直接輸出的高階模式并不適合直接傳輸或使用，必須借助準(zhǔn)光模式變換器將其轉(zhuǎn)化為T(mén)EM00或HE11模式; 在回旋管準(zhǔn)光模式變換器安裝之前的冷測(cè)中常常也需要采用開(kāi)放式諧振腔作為高階模式激勵(lì)器。國(guó)內(nèi)外報(bào)道的回旋管諧振腔( 包括高階模式激勵(lì)器) 的設(shè)計(jì)主要有兩種: 工作于圓對(duì)稱(chēng)模式( 如TE0，n) 的回旋管使用空腔諧振腔; 工作于高階不對(duì)稱(chēng)腔模( 如TE28，8，TE39，9) 的回旋管主要使用同軸諧振腔。

　　隨著模式階數(shù)的提高，模式譜密度逐漸增大，腔體對(duì)于選模的要求也就越高。使用同軸腔可以提高模式的隔離度，對(duì)于提高目標(biāo)模式純度和抑制模式競(jìng)爭(zhēng)有非常重要的意義。

　　針對(duì)W 波段，工作模式為T(mén)E6，2的回旋管，本文研究并設(shè)計(jì)了用于回旋管冷測(cè)的同軸諧振腔。詳細(xì)研究了同軸腔抑制競(jìng)爭(zhēng)模式、選擇目標(biāo)模式的原理，求解了三段式同軸腔的特征方程，給出了同軸腔諧振模式的幅值沿軸向的變化曲線，并用電磁仿真軟件對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了仿真，計(jì)算了諧振腔輸出的TE6，2模式純度。本文工作為進(jìn)一步研制圓波導(dǎo)高階模式激勵(lì)器奠定了基礎(chǔ)。

緩變截面波導(dǎo)理論

　　在同軸開(kāi)放式諧振腔的設(shè)計(jì)中，為了提高模式的隔離度和腔體選模效率，腔體沿軸向會(huì)有一定的緩變分布從而使工作模式在開(kāi)放式腔體中形成諧振。由于這種腔體隨軸向的變化非常小，因而可以用緩變截面的方法來(lái)研究。緩變波導(dǎo)中電場(chǎng)矢量可以表示為

　　式中kmz為縱向傳播波數(shù)，f m( z) 為縱向場(chǎng)幅值的緩變函數(shù)，m 代表各個(gè)模式。由于電場(chǎng)矢量滿(mǎn)足波動(dòng)方程:

結(jié)論

　　同軸諧振腔是工作于高階模式的回旋管及其模式激勵(lì)器的重要組成部分，提高腔體選頻選模特性、抑制雜模是設(shè)計(jì)準(zhǔn)光模式激勵(lì)器的關(guān)鍵。本文從同軸波導(dǎo)的緩變截面理論出發(fā)，研究并設(shè)計(jì)了三段式同軸諧振腔，諧振腔工作主模為T(mén)E6，2模，工作頻率為94. 8 GHz，并使用電磁仿真軟件對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行仿真驗(yàn)證，結(jié)果表明目標(biāo)模式的純度達(dá)到99. 51%。