30.5GHz高功率TE11-HE11模式变换器设计与验证：98.8%转换效率

本文主要探讨了高功率速调管TE11-HE11模式变换器的设计及其实验验证。研究者采用模式匹配法开发了一套数值计算程序，用于分析内壁刻槽的TE11-HE11圆波导模式变换器。这种设计特别针对工作频率为30.5GHz的高速率改变器，目标是设计一个半径为16mm的模式转换器。计算结果显示，该变换器在2.6%的带宽内表现出极高的转换效率，超过98.8%，这显示了其高效能的特性。 速调管，作为一种高功率微波毫米波真空电子器件，因其高功率、高效率和稳定性，在粒子加速、可控热核聚变等领域的等离子体加热以及工业微波加热与处理等领域具有广泛应用。然而，速调管产生的电磁模式往往不适合直接使用，例如TE01或混合模式，这就需要外部模式变换器进行调整。文章提到的一种常见策略是通过TE0n-TE01-TE11-HE11的过程，其中TE11-HE11模式转换通过逐渐加深的壁刻槽圆波导来完成，这种方法有效地解决了模式转换的问题。 在设计过程中，分析波导不连续处的电磁场是关键步骤，可能涉及理论建模、数值仿真和精确的工程计算，以确保模式转换的准确性和有效性。实验验证部分的结果证实了设计的高效性能，这不仅对于优化速调管的性能至关重要，也为同类设备的研发提供了宝贵的经验和技术参考。 本文的研究成果对提高高功率速调管的实用性具有重要意义，尤其是在需要精确模式转换的高性能应用领域。通过模式匹配法和精确的计算与实验验证，研究人员能够更好地控制和优化电磁波的传输，从而推动微波技术在各领域的实际应用和发展。