一种紧凑的圆波导tm01-te01模式转换器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微波波导技术领域，涉及一种圆波导模式转换器。
【背景技术】
[0002]圆波导的TE01模式不仅具有远距离传输损耗小的优点，也适合作为旋转关节的工作模式，但是目前很多高功率微波源，如相对论返波管，以及磁绝缘线振荡器的输出均采用圆波导TM01模式，故在实际应用中，需要将圆波导的TM01模式转化为TE01模。
[0003]目前，已有的圆波导TM01至TE01模式的转换方法是采用分段转换的结构实现模式转换的，其结构如图1所示。这种结构首先将圆波导TM01模转换成圆波导TE11模，然后再将TE11模转换到TM11模，最后通过一段弯波导将TM11模转换成TE01模。这种转换结构虽然能有效地将圆波导TM01模式转换成TE01模式，但这种结构复杂，尺寸较大，且该转换结构的输入输出不在同一轴线上，给实际应用带来了许多不便。
【发明内容】
[0004]本发明解决的技术问题是:克服现有技术的不足，提供了一种紧凑的圆波导TM01模至TE01模的模式转换器件，结构简单体积小，可以实现圆波导的输入输出在同一轴线上。
[0005]本发明的技术解决方案是:一种紧凑的圆波导TM01-TE01模式转换器，包括传播ΤΜ01模的输入圆波导、传播ΤΕ01模的输出圆波导、N个矩形E面90度弯曲波导、N个矩形90度扭波导、N个矩形Η面90度弯曲波导，其中N为大于3的偶数;输入圆波导和输出圆波导从左至右共轴排列，输入圆波导的右端面为短路面，所述的Ν个矩形Ε面90度弯曲波导均匀分布在输入圆波导侧面的圆周上，Ν个矩形Ε面90度弯曲波导的一端在靠近短路面一侧与输入圆波导的侧面垂直相连;输出圆波导的左端面为短路面，所述的Ν个矩形Η面90度弯曲波导均匀分布在输出圆波导侧面的圆周上，Ν个矩形Η面90度弯曲波导的一端在靠近短路面一侧与输出圆波导的侧面垂直相连;每一个矩形90度扭波导均与唯一的一个矩形Ε面90度弯曲波导以及唯一的一个矩形Η面90度弯曲波导对应，矩形90度扭波导的左侧与矩形Ε面90度弯曲波导连接，矩形90度扭波导的右侧与矩形Η面90度弯曲波导连接。
[0006]所述的矩形Ε面90度弯曲波导与输入圆波导的连接面处的宽边与输入圆波导的轴线垂直，同时矩形Ε面90度弯曲波导与矩形90度扭波导的连接面处的宽边与输入圆波导的轴线垂直。
[0007]所述的矩形Η面90度弯曲波导与输出圆波导的连接面处的宽边与输出圆波导的轴线平行，同时矩形Η面90度弯曲波导与矩形90度扭波导的连接面处的宽边与输出圆波导的轴线平行。
[0008]所述的输入圆波导的短路面距离输入圆波导与矩形90度扭波导的矩形耦合口中心线的距离为输入圆波导中ΤΜ01模式的四分之一波导波长的奇数倍。
[0009]所述的输出圆波导的短路面距输出圆波导与矩形Η面90度弯曲波导的矩形耦合口中心线的距离为输出圆波导中ΤΕ01模式的四分之一波导波长的奇数倍。
[0010]所述的N为4或6。
[0011]本发明与现有技术相比的优点在于:
[0012](1)本发明的圆波导ΤΜ01-ΤΕ01模式转换器，采用矩形波导先将输入圆波导中的ΤΜ01模能量提取出来，然后在输出圆波导中合成至ΤΕ01模，实现了模式转换。该方法大大缩短了模式变换所需的空间距离，实现了结构紧凑，重量轻，达到了小型化；
[0013](2)本发明的圆波导ΤΜ01-ΤΕ01模式转换器，采用输入圆波导与输出圆波导共轴设置，实现了模式转换器的输入输出在同一轴线上，有利于实际使用；
[0014](3)本发明的圆波导ΤΜ01 -ΤΕ01模式转换器，采用对称的模式转换结构，有效地抑制了非对称模式的产生，保证了输出圆波导ΤΕ01模的模式纯度。
【附图说明】
[0015]图1为现有的圆波导ΤΜ01-ΤΕ01模式转换器结构图；
[0016]图2为本发明的圆波导ΤΜ01-ΤΕ01模式转换器结构图。
【具体实施方式】
[0017]本发明的圆波导ΤΜ01-ΤΕ01模式转换器，其结构组成如图1所示，主要包括输入圆波导1、输出圆波导5以及它们两者之间连接的各类矩形波导组件。首先选取输入圆波导1和输出圆波导5的半径尺寸，保证在工作频率下ΤΜ02模及更高次模为截止模式。输入圆波导1的左侧一端用于馈入模式为ΤΜ01模的微波能量，输入圆波导1的右侧一端短路。作为优选的，本实施例采用6只相同的矩形Ε面90度弯曲波导2沿输入圆波导1侧面距短路面一定距离的圆周方向等间距与输入圆波导1耦合连接。在耦合口处，矩形Ε面90度弯曲波导2的连接宽面与输入圆波导1的轴线垂直，以实现ΤΜ01向矩形波导ΤΕ10模的耦合。输入圆波导1短路面距离矩形耦合口中心线的距离为输入圆波导1中ΤΜ01模式的四分之一波导波长的奇数倍，以增强ΤΜ01向矩形波导ΤΕ10模的能量耦合。
[0018]然后6只矩形Ε面90度弯曲波导2再分别顺接一相同矩形90度扭波导3，矩形90度扭波导3接着顺接一矩形Η面90度弯曲波导4，最后矩形Η面90度弯波导4与左侧短路的输出圆波导5在侧面耦合连接。在这里，各矩形Ε面90度弯曲波导2、矩形90度扭波导3和矩形Η面90度弯曲波导4连接面的尺寸均相同。输出圆波导5与输入圆波导1轴线重合，输出圆波导5的输出开口端方向与输入圆波导1的输入开口端方向相反。此时与输出圆波导5親合的90度Η面矩形弯曲波导4同样沿输出圆波导5侧面圆周方向等间距排列，且矩形耦合口处的宽边与输出圆波导5轴线方向一致。输出圆波导5短路面距离矩形親合口处中心线为圆波导中ΤΕ01模式的四分之一波导波长的奇数倍，以增强矩形ΤΕ10向圆波导ΤΕ01模的能量耦合。
[0019]当然，在实际应用过程中，具体矩形波导的数量不限于6个，设其为Ν，那么Ν取大于3的偶数，用于保证模式纯度。偶数Ν优选4或6，Ν大于8时，虽可保证模式纯度，但是会增加系统体积和复杂度，并且由于尺寸限制，圆波导四周难以有足够的空间排列。
[0020]本发明的工作原理如下:
[0021]如图2所示，当微波能量以ΤΜ01模式从左端馈入输入圆波导1后，沿