[发明专利]90G准光辐射器波纹波导设计方法

说明书

技术领域

本发明属于物理电子领域，涉及微波器件，特别是一种90G准光辐射器波纹波导设计方法。

背景技术

大功率回旋管内置准光模式变换器的高频输出结构主要由伏拉索夫辐射器（Vlasov launcher）以及多级反射镜构成。伏拉索夫辐射器的主要作用是将波导中输出的模式有效地向外空间辐射,且其辐射的空间场接近呈高斯分布。由于常规的伏拉索夫辐射器的辐射方向图有较高的旁瓣电平,并且有较宽的主瓣,形状也不够理想,其固有缺陷是转换效率低而且交叉极化很严重。因此便提出Denisov辐射器，它在Vlasov辐射器前面加一段波纹波导,目的是为了在辐射器切口处形成高斯波束，减少微波的散射，因此针对具体频率和模式的回旋管来说，波纹波导的扰动幅度和扰动长度便至关重要。

针对具有不同的具体频率和模式的特定微波，要在波纹波导的切口处形成模式纯度高的高斯波束，对波纹波导器件在轴向的扰动幅度和扰动长度的计算不同。现有技术对波纹波纹波导的设计未见具体的设计方案，根据设计者过往经验设计或者采用实验测量再微调的方式，缺乏理论支撑，得到的结果通常比较粗糙，因此通常切口处的微波纯度不能达到预期的理想值。

耦合可以发生在同一波导腔体中不同的电磁波的模式之间，也可以发生在不同波导的电磁波模式之间。耦合波理论（coupled-mode theory）是指研究两个或多个电磁波模式间耦合的一般规律的理论。金践波在他的《同轴回旋管准光模式变换器》（JING Jian-Bo, Quasi-Optical Mode Converter for a Coaxial Cavity Gyrotron[D]， Chengdu: Southwest Jiaotong University.成都: 西南交通大学2005）一文中运用耦合波理论对波纹波导切口处的功率进行了推导，但并未给出如何设计波纹波导的具体方法。《Theoretical investigation of an advanced launcher for a 2-MW 170-GHz TE34,19 coaxial cavity gyrotron》（IEEE trans. Microwave Theory and Tech. 2006 54(3),1139-1145）也介绍了利用耦合波理论计算切口功率的相关方法。《微波与光电子学中的电磁理论》（张克潜，李德杰 电子工业出版社 2001年）中，说明微波相位修正需要对微波磁场和电场分布进行分析。

发明内容

为克服现有技术对扰动幅度和扰动长度计算理论偏差对切口处微波能量散射的技术缺陷，本发明公开了90G准光辐射器波纹波导设计方法。

90G准光辐射器波纹波导设计方法，包括根据入射微波相关参数对扰动长度和扰动幅度的计算过程，所述扰动长度                                                ，扰动幅度，包括对长度参数、幅度参数的优化，对、的优化包括如下步骤：

 步骤1.在 模式下，计算入射微波能量按波纹波导轴向和角向分布，=TE=T(m,n)；其中m表示微波角向参数，n表示微波轴向参数；

步骤2.根据耦合波理论：；为微波振幅，计算 ()²

其中L为常数，表示计算模式个数，小写字母l表示对应的模式序号，A^l表示对应模式的振幅，k(z)为模式k的轴向传播常数，z表示轴向坐标；j表示虚数单位，表示由k到l的耦合系数，，R为扰动半径，是扰动长度和扰动幅度的函数； 

步骤2中得到的()²=A=A(m,n,,),即微波振幅的平方值与m、n、 、相关；

步骤3. 比较步骤1中的T(m,n)和步骤2中的A(m,n,,)，对相同m和n参数的T和A,使T和A的值最接近的,值即为优化后的、。

优选的，还包括根据优化后的、计算扰动长度和扰动幅度的步骤，在扰动长度的两端，以端点为起点、长度为LX的端点区间内，扰动幅度的取值；其中Z为以该端点为坐标原点的波纹波导管轴向坐标，扰动幅度的下标为轴向坐标，表示在该轴向坐标下的扰动幅度取值。

进一步的，所述LX=10毫米。