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光子晶体高功率微波模式转换器设计

王冬 徐莎 曹延伟 秦奋

光子晶体高功率微波模式转换器设计

王冬, 徐莎, 曹延伟, 秦奋
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  • 研究了传输线中非截面排列金属光子晶体电磁特性,并利用其作为移相器提出了一种紧凑型TEM–TE11模式转换器的设计方法. 利用电磁软件cst microwave studio优化设计了一套L 波段TEM–TE11模式转换器,在中心频率1.58 GHz上转换效率为98%. 在1.56–1.625 GHz 频率范围内,模式转换器转换效率大于90%,对应带宽4.1%. 模式转换器功率容量为GW级,适用于高功率微波源系统. 结合磁绝缘线振荡器开展了粒子模拟研究工作,发现模式转换器性能与设计结果相符,并且其引入不影响高功率微波器件的正常工作.
    • 基金项目: 中国工程物理研究院科学技术发展基金(批准号:2012B0402066)资助的课题.
    [1]

    Poilasne G, Pouliguen P, Mahdjoubi K, Desclos L, Gelin P, Terret C 2000 Ann. Telecommun. 55 207

    [2]

    Kesler M P, Maloney J G, Shirley B L 1996 Microwave Opt. Tech. Lett. 11 169

    [3]

    Ederra I, Khromova I, Gonzalo R, Delhote N, Baillargeat D, Murk A, Alderman B E J, De Maagt P 2010 IEEE Trans. Microwave Theory and Techniques 58 1734

    [4]

    Rumsey I, Piket-May M, Kelly P K 1998 IEEE Microwave Guided Wave Lett. 8 336

    [5]

    Sirigiri J R, Kreischer K E, Machuzak J, Mastovsky I, Shapiro M A, Temkin R J 2001 Phys. Rev. Lett. 86 5628

    [6]

    Yang S W, Qing A Y 2005 IEEE Trans. on Plasma Sci. 33 1372

    [7]

    Lawson W, Arjona M R, Hogan B P, Ives R L 2000 IEEE Trans. Microwave Theory and Techniques 48 809

    [8]

    Chen D B, Fan Z K, Zhou H J, Gao F Q, He H, Guo Y H, Wang D, Wang X D, Gong H T, An H S 2007 High Power Laser and Particle Beams 19 1352 (in Chinese) [陈代兵, 范植开, 周海鲸, 高凤琴, 何琥, 郭焱华, 王冬, 王晓东, 龚海涛, 安海狮 2007 强激光与粒子束 19 1352]

    [9]

    Liu Q X, Yuan C W 2004 High Power Laser and Particle Beams 16 1421 (in Chinese) [刘庆想, 袁成卫 2004 强激光与粒子束 16 1421]

    [10]

    Yuan C W, Zhong H H, Zhang J D, Qian B L 2009 High Power Laser and Particle Beams 21 411 (in Chinese) [袁成卫, 钟辉煌, 张建德, 钱宝良 2009 强激光与粒子束 21 411]

    [11]

    Wang D, Jin X, Chen D B, Qin F, Wen J 2012 High Power Laser and Particle Beams 24 2169 (in Chinese) [王冬, 金晓, 陈代兵, 秦奋, 文杰 2012 强激光与粒子束 24 2169]

    [12]

    Yin H R, Gong Y B, Wei Y Y, Lu Z G, Gong H R, Yue L N, Huang M Z, Wang W X 2007 Acta Phys. Sin. 56 1590 (in Chinese) [殷海荣, 宫玉彬, 魏彦玉, 路志刚, 巩华荣, 岳玲娜, 黄民智, 王文祥 2007 物理学报 56 1590]

    [13]

    Yin H R, Gong Y B, Wei Y Y, Yue L N, Lu Z G, Gong H R, Huang M Z, Wang W X 2008 Acta Phys. Sin. 57 3562 (in Chinese) [殷海荣, 宫玉彬, 魏彦玉, 岳玲娜, 路志刚, 巩华荣, 黄民智, 王文祥 2008 物理学报 57 3562]

    [14]

    Wang D, Qin F, Shi M Y, Chen D B, Wen J, Jin X, Xu S 2013 AIP Advances 3 052128

    [15]

    Wang D, Qin F, Wen J, Chen D B, Jin X, An H S, Zhang X K 2012 Chin. Phys. B 21 084101

  • [1]

    Poilasne G, Pouliguen P, Mahdjoubi K, Desclos L, Gelin P, Terret C 2000 Ann. Telecommun. 55 207

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    Kesler M P, Maloney J G, Shirley B L 1996 Microwave Opt. Tech. Lett. 11 169

    [3]

    Ederra I, Khromova I, Gonzalo R, Delhote N, Baillargeat D, Murk A, Alderman B E J, De Maagt P 2010 IEEE Trans. Microwave Theory and Techniques 58 1734

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    Wang D, Qin F, Shi M Y, Chen D B, Wen J, Jin X, Xu S 2013 AIP Advances 3 052128

    [15]

    Wang D, Qin F, Wen J, Chen D B, Jin X, An H S, Zhang X K 2012 Chin. Phys. B 21 084101

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出版历程
  • 收稿日期:  2013-07-04
  • 修回日期:  2013-09-07
  • 刊出日期:  2014-01-05

光子晶体高功率微波模式转换器设计

  • 1. 中国工程物理研究院应用电子学研究所高功率微波技术重点实验室, 绵阳 621900;
  • 2. 二炮装备研究院, 北京 100085
    基金项目: 

    中国工程物理研究院科学技术发展基金(批准号:2012B0402066)资助的课题.

摘要: 研究了传输线中非截面排列金属光子晶体电磁特性,并利用其作为移相器提出了一种紧凑型TEM–TE11模式转换器的设计方法. 利用电磁软件cst microwave studio优化设计了一套L 波段TEM–TE11模式转换器,在中心频率1.58 GHz上转换效率为98%. 在1.56–1.625 GHz 频率范围内,模式转换器转换效率大于90%,对应带宽4.1%. 模式转换器功率容量为GW级,适用于高功率微波源系统. 结合磁绝缘线振荡器开展了粒子模拟研究工作,发现模式转换器性能与设计结果相符,并且其引入不影响高功率微波器件的正常工作.

English Abstract

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