[发明专利]高功率微波TM0n混合模式在线测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及高功率微波测量技术领域中的一种测量装置及测量方法，尤其是一种用于诊断X、Ku、Ka等高频段高功率微波源输出的TM_0n(n＝0，1，2，…)混合模式的在线测量装置及测量方法。

背景技术

无论何种形式的高功率微波(HPM)系统，最终都需要将高功率微波源分系统所产生的高功率微波通过高功率微波发射分系统以特定的方式发射出去。因此，高功率微波发射分系统是整个高功率微波系统的终端，是高功率微波应用的重要环节之一。随着高功率微波系统向实用化发展，研制结构紧凑、轻便、环境适应性强的发射分系统成为HPM应用的迫切需求。同时，基于高功率微波源向更高频段发展的现状，例如X、Ku、Ka等波段，其为提高输出功率通常采用过模结构，这对研究高频段高功率容量的发射系统带来了很多新的问题，例如：高频段过模高功率微波源在保证功率效率的同时很难确保输出主模的高纯度，其输出模式一般为TM_0n混合模式，而现有的高功率微波紧凑化发射系统基本上工作于较低波段，通过单一模式驱动，因此应用于这类高功率微波紧凑化发射系统中的发射天线无法直接作为高频段过模高功率微波源的发射终端。为实现混合模式的高效辐射，需要在微波源与发射天线之间实现混合模式到单一模式转换【中国专利申请：CN201410221135.0，“高功率微波圆波导插板混合模式转换器”，公开号：103956537A，公开日：2014-07-30；中国专利申请：CN201410221121.9，“高功率微波圆波导阶梯混合模式转换器”，公开号：103956551A，公开日：2014-07-30】，并且在此基础之上研制出高频段紧凑化天线【专利号：ZL201310043717.X，“高功率微波径向线缝隙阵列天线”】，这一工作在高功率微波领域研究中属首创。

为有效实现混合模式转换，需要对过模高功率微波源的输出模式进行较为准确的模式成分诊断，即各模式间的幅值比以及相位差。截至目前，公开文献报道的关于高功率微波测量较为准确的方法是测量单一TM₀₁模式的功率，包括定向耦合器在线测量法和远场球带积分法。混合模式成分诊断的方法准确度较低，尤其模式间的相位差更是难以测定。就当前技术而言，要较准确分析出吉瓦(GW)量级微波TM_0n混合模式成分的具体参数，包括幅值比和相位差等，还存在相当大的困难，难点主要集中在两点：(1)在线测量在保证功率容量的前提下，高阶模式单模的孔缝小耦合量的标定精度不够；(2)远场测量易受环境因素影响，误差大，难以准确测得极小值点。而这两个困难在目前难以找到有效的解决方法，所以需要转变测量方式才有可能找到比较好的解决方案。

因此过模结构下高功率微波源输出的TM_0n混合模式微波诊断历来是技术难点，有效解决这一问题将对高功率微波源基础性研究和集成应用发挥重要作用，也是实现TM_0n混合模式转换的前提。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有传统高功率微波在线测量装置中高阶TM_0n模孔缝小耦合量标定难度大的缺点，提供一种免去孔缝耦合标定精度要求、并且具有较高测量精度的高功率微波TM_0n混合模式在线测量装置及测量方法。

本发明采用的技术方案为：

本发明高功率微波TM_0n混合模式在线测量装置，由参考耦合器、长度可调节直波导、测量耦合器和辐射喇叭组成，其中，参考耦合器的输出端口接长度可调节直波导的输入端口，长度可调节直波导的输出端口接测量耦合器的输入端口，测量耦合器的输出端口接辐射喇叭的输入端口。