[发明专利]一种高功率毫米波模式实时分析系统

说明书

本发明公开了一种高功率毫米波模式实时分析系统，采用对称型设计思路，2个对称分布的三端口定向耦合器分别集成于第一反射镜和第二反射镜，第一反射镜安装在第一换向弯头，第二反射镜安装在第二换向弯头，第一反射镜与第一微波信号检测回路单元通过第一矩形波导连接，第二反射镜与第二微波信号检测回路单元通过第二矩形波导连接，模式分析单元用于根据接收第一微波信号检测回路单元和第二微波信号检测回路单元发出的主波纹波导中各处场强强度的电信号，得到主波纹波导中的模式信息。本发明提供的高功率毫米波模式实时分析系统研制难度低、可靠性高、通用性强。

技术领域

本发明属于无线通信领域，更具体地，涉及一种高功率毫米波模式实时分析系统。

背景技术

高功率毫米波中除了所传输的主模式信号以外，通常还会存在一定比例的杂模信号。这些杂模信号一般转换为热能沉积于系统中，当杂模比例过高时过量的热能若无法被冷却系统及时带走，会引起部件的热变形或损坏。同时，在系统实际运行过程中，运行参数不合理或振动造成的传输线准直变差等会引起杂模比例的进一步提高，若无法实时对杂模变化进行监测并采取相应的保护措施，将会严重影响系统的安全运行和相关物理实验的开展。

目前已有的对于高功率毫米波模式信息进行实时分析的方法都基于传输系统换向弯头或反射镜处的微波耦合单元或测温单元，但该方法研究尚处于起步阶段，相关实施方案如下：

一种方案是利用位于微波换向弯头处的二维耦合孔阵列将毫瓦量级微波功率耦合到外围波导中，以得到全波信息；再利用每一种模式对应波导波长不同的原理，采用选模定向耦合器将微波的主模及杂模进行分别测量以得到波的模式信息。

另一种方案是通过位于微波换向弯头处的5端口定向耦合器，配合检波回路得到二维空间5个点的场分布信息；然后考虑传输系统中微波模式的正交集合，通过求解线性方程组可得到主模及杂模的比例。

以上所介绍的两种方案均基于小孔耦合的原理，这两种方案所采用的模式分析单元结构复杂，对器件加工工艺要求很高，研制难度较大。当复杂结构中任何一个环节出现问题，将会导致无法测量或测量结果不准确，不能很好的满足系统长时间运行过程中对器件可靠性的要求；同时，仅针对单一频率设计使得其通用性受限。

还有一种方案是利用珀尔帖设备的制冷效应，将微波在换向弯头处损耗引起的热沉积转换为电压信号，通过二维阵列可以得到弯头不同位置处的热沉积分布，进而得到微波在弯头处的功率分布；然后利用这两组二维珀尔帖设备阵列得到的微波功率分布数据，通过非线性优化的方法得到微波模式信息。但该方案是对微波在换向弯头反射镜处的热沉积分布进行测量，需要考虑热扩散及换热系数等问题，导致分析模型较为复杂；且该方案仅处于设计阶段，其准确性和可靠性还有待进一步验证。

由此可见，现有对高功率毫米波模式进行实时分析的技术中存在设计方案复杂、研制难度大、可靠性低、仅针对单一频率设计而导致的通用性差的技术问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种高功率毫米波模式实时分析系统，由此解决现有对高功率毫米波模式进行实时分析的技术中存在设计方案复杂、研制难度大、可靠性低、仅针对单一频率设计而导致的通用性差的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种高功率毫米波模式实时分析系统，包括：耦合单元、第一换向弯头、第一反射镜、第二换向弯头、第二反射镜、第一微波信号检测回路单元、第二微波信号检测回路单元、模式分析单元、第一矩形波导和第二矩形波导，

所述耦合单元包括2个对称分布的三端口定向耦合器，分别集成于第一反射镜和第二反射镜，第一反射镜安装在第一换向弯头，第二反射镜安装在第二换向弯头，第一反射镜与第一微波信号检测回路单元通过第一矩形波导连接，第二反射镜与第二微波信号检测回路单元通过第二矩形波导连接，模式分析单元用于根据接收第一微波信号检测回路单元和第二微波信号检测回路单元发出的主波纹波导中各处场强强度的电信号，得到主波纹波导中的模式信息。