30.5GHz高功率速调管TE11-HE11模式变换器设计与实验验证

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。在高功率微波领域，速调管作为关键器件，因其高功率、高效率和高稳定性，广泛应用于粒子加速、可控热核聚变等离子体加热以及工业微波加热与处理等领域。然而，速调管产生的电磁模式往往不适合直接应用，例如TE11或TE11-TE01混合模式，这就需要通过模式变换器将其转换为如HE11这样的理想模式。 作者基于模式匹配法，开发了一个针对TE11-HE11圆波导模式变换器的数值计算程序。他们特别针对工作频率为30.5GHz的高功率速调管，设计了一款半径为16mm的TE11-HE11模式变换器。通过计算分析，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%，显示出良好的设计性能。 模式匹配法在分析这类微波器件时具有显著优势，它能够精确地处理高次模的影响，考虑不同模式间的相互作用，并且在处理规则几何结构的波导突变时，计算速度和精度都较高。作者采用这种方法来确保设计的TE11-HE11模式变换器在实际应用中的效能。 文中提到的TE11-TE01模式变换通过壁刻槽圆波导实现，通过控制槽深的变化，逐渐从四分之一渐变到二分之一，实现模式的有效转换。这种技术对于优化速调管的性能至关重要，使得微波能量能够以理想的HE11模式传输，从而提高整个系统的效能和稳定性。 总结来说，本文的工作不仅展示了如何利用模式匹配法设计高功率速调管的模式变换器，还提供了实验验证的结果，证明了这种方法在实际应用中的可行性，对于推动高功率微波技术的发展具有重要的实践意义。