一种模式转接器的制作方法

本发明涉及一种模式转接器。具体地说，是涉及由变化宽度、高度、金属体加载的矩形波导TE01模式-TE20模式转接器。

背景技术：

模式转接器是现代微波通信和军事电子系统中，尤其是在微波高功率设备中的一种通用元件。已有的模式转换器有各种各样的形式，按类别可大致分为矩形波导TE10-TEn0模式转换器，圆波导TE01-矩形波导TEn0模式转换器。各种形式的模式转换器在微波电路中也有不同的应用，常见的应用如用于圆波导TE10模式生成、用于功率合成的过模波导多模振荡器等等。传统的模式转接器由于不同的设计方案和用途，均有很多缺点，比如矩形波导TE01-TEn0模式转接器一般有较为复杂的结构、较低的模式转换效率、较窄的带宽等。在微波系统大幅度集成化和平面化的今天，大部分模式转换器并不能做到整体结构紧凑，同时其复杂的结构也导致加工和安装成本的提高，这些都对模式转换器在微波通信系统中的应用产生了限制。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种紧凑型宽带模式转接器。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种模式转接器，包括输入端和输出端， 以及沿Z方向依次连通的至少一段输入传输线段或者/和至少一段输出传输线段。

所述输入端的最大高度大于其最大宽度；所述输出端的最大高度小于其最大宽度。

作为较佳的设计，所述输入端和输出端都为矩形波导。所述输入端的工作模式为TE01模式；所述输出端的工作模式为TE20模式。这时，输入端为宽边在垂直方向的矩形波导，输出端为宽边在水平方向的矩形波导。

所述输入传输线段的最大高度大于其最大宽度；所述输出传输线段的最大高度小于其最大宽度。

较佳的设计，所述输入传输线段和所述输出传输线段都为轴线沿Z方向的矩形波导。

为了改善匹配和扩展该模式转接器的工作带宽，至少有一段所述输出传输线段中设置有至少一根金属体；至少有一段所述输出传输线段中设置有至少两根金属体；该金属体只在其底部与所在的输出传输线段的底部相连。该金属体只在其底部与所在的输出传输线段的底部相连。该金属体可以为任意形状，单以轴线在垂直方向的柱状体，比如横截面为矩形、圆形或椭圆形的柱状体为佳。

相邻输出传输线段中的2个相邻金属体之间无缝连接。

靠近输出端的至少一个输出传输线段中设置有至少两个存在间隙的金属体。靠近输入端的至少一个输出传输线段中设置有至少一个金属体。

为了加工方便，同时为了使该模式转接器方便与其它微波器件一体化集成，所述模式转接器的输入端、输出端，所有输入传输线段和所有输出传输线段的上表面齐平。

作为较佳的设计，所述模式转接器的所有部分都相对于某一与YZ平面平行的对称平面呈镜像对称。

本发明提供了一种结构紧凑的模式转接器。采用突变结构的传输线和金属体加载实现良好匹配和较宽的工作带宽。

附图说明

图1为本发明和实施实例1的俯视示意图；

图2为实施实例2的俯视示意图；

附图中标号对应名称：1-输入端，11-输入传输线段， 2-输出端，3-输出传输线段， 31-金属体。

本说明书中部分名词（参见图1~2）规定如下：

水平方向，也就是位于水平面内的方向，即位于XZ平面内的方向 。Y轴方向，也就是与水平面垂直向上的方向，

任意三维结构的最大宽度，指该三维结构中任意两点的连线在X方向投影的长度的最大值。

任意三维结构的最大高度，指该三维结构中任意两点的连线在Y方向投影的长度的最大值。

左方向，指X方向。

右方向，指-X方向。

具体实施方式

实施实例1

如图1所示。

一种模式转接器，包括输入端1和输出端2， 以及沿Z方向依次连通的二段输入传输线段11和四段输出传输线段3。

所述输入端1的最大高度大于其最大宽度；所述输出端2的最大高度小于其最大宽度。

所述输入传输线段11的最大高度大于其最大宽度；所述输出传输线段3的最大高度小于其最大宽度。

有四段所述输出传输线段3中设置有至少一根金属体31； 该金属体31只在其底部与所在的输出传输线段3的底部相连，其中靠近输出端的两段输出传输线段3中设置有2个金属体31，且，同一段输出传输线段3中的金属体31存在间隙，而靠近输入端的两段输出传输线段3中设置有1个金属体31，整个金属体的布局成V字形，相邻两段输出传输线段3中的2个相邻金属体31无缝连接。而二段输入传输线段11中不设置金属体。整个金属体的布局沿Z方向对称。

所述模式转接器的输入端1、输出端2，所有输入传输线段11和所有输出传输线段3的上表面齐平。

实施实例2

如图2所示。

与实施实例1相比，不同之处仅在于，

所述输入端1和输出端2都为矩形波导。所述输入端1的工作模式为TE01模式；所述输出端2的工作模式为TE20模式。这时，输入端为宽边在垂直方向的矩形波导，输出端为宽边在水平方向的矩形波导。

所述输入传输线段11和所述输出传输线段3都为轴线沿Z方向的矩形波导。

所述金属体31为轴线在垂直方向的柱状体，其横截面为矩形。

所述模式转接器的所有部分都相对于某一与YZ平面平行的对称平面呈镜像对称。

以上给出了两种本发明的实施实例。实际的实现方式远比这里列举的更丰富。每一种实现方式的具体设计都需要根据微波传输线理论、模式匹配理论等具体计算。 也可以利用通用的三维商用软件建模计算。

本发明的一种模式转接器具有结构简单紧凑、可以实现宽带（大于30%的相对带宽）、加工调试成本低等特点。特别是其准平面结构，这些器件都可以分为底座和盖板，分别采用普通数控铣床一次性加工完成，很好地保证了器件的加工精度并大大降低加工成本。该类器件可以广泛用于雷达、导弹制导、通信等军事及民用领域。