高功率毫米波旋轉接頭

High-Power Millimeter-Wave Rotary Joint

余博仁(Bo Ren Yu)

指導教授 ： 張存續 ； 朱國瑞

國立清華大學/理學院/物理學系/碩士(2008年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2008.00522

摘要

本篇論文將研究設計一個Ka頻段之TE01高頻微波旋轉接頭，並加工實作實際量測，與模擬結果做比較。
　　在研究分析上使用到高頻結構模擬軟體(Ansoft HFSS 9.0)，模擬實際情況會遇到的問題，以及比較各種傳播模式優劣。決定高頻微波旋轉接頭作用機制後，再更進一步設計，對各結構做優化，以提高頻寬以及穿透效率。
　　利用HFSS模擬圓形波導管，管壁間隙以及波導管彎曲對不同模式的影響，模擬結果，前六個最低模式之中，TE01模式擁有最好的傳播特性，幾乎不受管壁間隙及波導管彎曲的影響；此外TM01、TM11模式所受之影響最為劇烈，推測是表面電流遭間隙截斷的緣故。
　　利用HFSS模擬四個連接埠側邊激發之TE01模式轉換器，轉換效率高達98.7%，穿透-1dB頻寬為8.5 GHz (24%)，損耗主要來自於結構的反射以及銅的歐姆損耗。
　　低功率量測使用到向量網路分析儀(VNA, Agilent 8510C)，量測結果，本實驗設計之TE01高頻微波旋轉接頭在Ka頻段，30 GHz至40 GHz，穿透率與旋轉角度無關，且相當接近HFSS模擬結果，穿透效率為94%，穿透-1dB及-3dB頻寬分別為5.7 GHz(16.8%)和8.5GHz(24.2%)。
　　高功率量測用到高功率分佈作用速調放大器(EIA)，量測結果，本實驗設計之TE01高頻微波旋轉接頭可以於高功率能量之下操作，不會有電火的現象，至少可以承受峰值功率210W（duty: 18%，平均功率38W），穿透效率在-1dB以上，且不受旋轉角度的影響。

關鍵字

旋轉接頭 ； TE01 ； TE02模式轉換器

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並列關鍵字

rotary joint ； TE01 ； TE02 mode converter

參考文獻

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