微波模式转换器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及微波处理技术领域，尤其涉及一种微波模式转换器。
【背景技术】
[0002] 传统HPM(高功率微波）产生器件产生TMtll模式，对高功率微波的多路合成以及辐 射一般需要先将TMtll模式转换成线极化的圆波导TE:1模式或矩形波导TE1(|模式。HPM在传 输时为了方便控制模式，经常需要不同形式的波导并进行模式转换，为获得更高的微波功 率而进行多路耦合时常需要产生矩形TEltl模式和改变微波传播方向，一些高功率微波辐射 天线需要矩形波导TEltl模式激励。目前，对于TMtll-TEltl模式转换器，各国学者已经进行了深 入研宄，已能够高效的实现TMtll模式到矩形TE1Q模式转换，但是，目前的TMq1-TE1q模式转换 器是窄带器件，只能在1%带宽或更小的范围内实现99%的模式转换效率。
【发明内容】
[0003] (一）要解决的技术问题
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种微波模式转换器，能够提高调谐范围，突破 窄带器件带宽限制的局限性。
[0005](二）技术方案
[0006] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案提供了一种微波模式转换器，包括输入 圆波导、耦合圆波导、短路圆波导、第一短路矩形波导、第二短路矩形波导以及输出矩形波 导；
[0007] 所述耦合圆波导，与所述输入圆波导、所述短路圆波导均相连且位于两者之间；
[0008] 所述第一短路矩形波导、所述第二短路矩形波导以及所述输出矩形波导，与所述 耦合圆波导均相交且任意两个之间的夹角均为120度；
[0009] 所述短路圆波导、所述第一短路矩形波导以及所述第二短路矩形波导中至少一个 波导的内部设置有可改变自身长度的短路活塞。
[0010] 进一步地，所述第一短路矩形波导以及所述第二短路矩形波导中至少一个波导的 内部设置有可改变自身长度的短路活塞，所述长度的变化范围为31. 5mm-36. 5mm。
[0011] 进一步地，所述短路圆波导的内部设置有可改变自身长度的短路活塞，所述长度 的变化范围为10. 5m-16mm。
[0012] 进一步地，所述输入圆波导的半径为14mm，所述親合圆波导的半径为25. 7mm，所 述短路圆波导的半径为20mm。
[0013] 进一步地，所述输入圆波导与所述耦合圆波导之间设有半径为4mm的倒角，所述 耦合圆波导与所述短路圆波导间之间设有半径为4mm的倒角。
[0014] 进一步地，所述第一短路矩形波导与所述耦合圆波导间之间、所述第二短路矩形 波导与所述耦合圆波导间之间以及所述输出矩形波导与所述耦合圆波导间之间均设有半 径为Imm的倒角。
[0015] 进一步地，所述短路活塞为扼流式活塞。
[0016](三）有益效果
[0017] 本发明提供的微波模式转换器，可以实现圆波导TMtll模式至矩形波导TE1(|模式的 高效率转换，同时可以提高调谐范围，实现模式转换器在一定范围内调谐，从而突破窄带器 件带宽限制的局限性。
【附图说明】
[0018] 图1是本发明实施方式提供的一种微波模式转换器的示意图；
[0019] 图2是图1所示的微波模式转换器的侧视图；
[0020] 图3是图1所示的微波模式转换器的俯视图；
[0021] 图4是本发明提供的S参数随短路矩形波导长度h/变化曲线的示意图；
[0022] 图5是本发明提供的S参数随短路圆波导长度h2变化曲线的示意图；
[0023]图6是本发明提供的最大传输频率点和对应的S参数随匕变化的示意图；
[0024]图7是本发明提供的最大传输频率点和对应的S参数随匕变化的示意图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施 例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0026] 图1是本发明实施方式提供的一种微波模式转换器的示意图，包括输入圆波导1、 耦合圆波导2、短路圆波导3、第一短路矩形波导4、第二短路矩形波导5以及输出矩形波导 6 ；
[0027] 所述耦合圆波导，与所述输入圆波导、所述短路圆波导均相连且位于两者之间；
[0028] 所述第一短路矩形波导、所述第二短路矩形波导以及所述输出矩形波导，与所述 耦合圆波导均相交且任意两个之间的夹角均为120度；
[0029] 所述短路圆波导、所述第一短路矩形波导以及所述第二短路矩形波导中至少一个 波导的内部设置有可改变自身长度的短路活塞，其中，所述短路活塞可以为扼流式活塞。
[0030] 图2及图3分别为上述微波模式转换器的侧视图和俯视图。
[0031] 优选地，所述第一短路矩形波导以及所述第二短路矩形波导中至少一个波导的内 部设置有可改变自身长度的短路活塞，所述长度的变化范围为31. 5mm-36. 5mm。
[0032] 优选地，所述短路圆波导的内部设置有可改变自身长度的短路活塞，所述长度的 变化范围为10. 5m-16mm〇
[0033] 优选地，所述输入圆波导的半径为14mm，所述親合圆波导的半径为25. 7mm，所述 短路圆波导的半径为20mm。
[0034] 优选地，所述输入圆波导与所述耦合圆波导之间设有半径为4mm的倒角，所述耦 合圆波导与所述短路圆波导间之间设有半径为4mm的倒角。
[0035] 优选地，所述第一短路矩形波导与所述耦合圆波导间之间、所述第二短路矩形波 导与所述耦合圆波导间之间以及所述输出矩形波导与所述耦合圆波导间之间均设有半径 为Imm的倒角。
[0036] 本发明实施方式提供的微波模式转换器，可以实现圆波导TMtll模式至矩形波导 TEltl模式的高效率转换，同时可以提高调谐范围，实现模式转换器在一定范围内调谐（模式 转换效率大于99% )，从而突破窄带器件带宽限制的局限性，并还可以解决高功率容量的 问题，在该微波模式转换器中，输入圆波导的顶部E面输入微波，短路圆波导的底面短路、 三个矩形波导（包括第一短路矩形波导、第二短路矩形波导以及输出矩形波导）与耦合段 圆波导相交，且任意两个矩形波导之间夹角均为120°，在这个结构中包括两个端口（输入 圆波导的输入端口被定义为端口 1，输出矩形波导的输出端口被定义为端口 2)和四个模 式，模式被定义为modeN:M，其中N是端口序号，M是和端口N相关的模式序号，具体包括 modeI:I(TE11模式极化方向沿X轴），mode1:2(TE11模式极化方向沿Y轴），mode1:3 (TM01 模式）和mode2:1 (TE10模式），通过选择合适的参考面，模式转换器的目标S参数矩阵如下 所示：
【主权项】
1. 一种微波模式转换器，其特征在于，包括输入圆波导、禪合圆波导、短路圆波导、第一 短路矩形波导、第二短路矩形波导W及输出矩形波导； 所述禪合圆波导，与所述输入圆波导、所述短路圆波导均相连且位于两者之间； 所述第一短路矩形波导、所述第二短路矩形波导W及所述输出矩形波导，与所述禪合 圆波导均相交且任意两个之间的夹角均为120度； 所述短路圆波导、所述第一短路矩形波导W及所述第二短路矩形波导中至少一个波导 的内部设置有可改变自身长度的短路活塞。
2. 根据权利要求1所述的微波模式转换器，其特征在于，所述第一短路矩形波导W及 所述第二短路矩形波导中至少一个波导的内部设置有可改变自身长度的短路活塞，所述长 度的变化范围为31. 5mm-36. 5mm。
3. 根据权利要求1所述的微波模式转换器，其特征在于，所述短路圆波导的内部设置 有可改变自身长度的短路活塞，所述长度的变化范围为10. 5m-16mm。
4. 根据权利要求1所述的微波模式转换器，其特征在于，所述输入圆波导的半径为 14mm，所述禪合圆波导的半径为25. 7mm，所述短路圆波导的半径为20mm。
5. 根据权利要求1所述的微波模式转换器，其特征在于，所述输入圆波导与所述禪合 圆波导之间设有半径为4mm的倒角，所述禪合圆波导与所述短路圆波导间之间设有半径为 4mm的倒角。
6. 根据权利要求1所述的微波模式转换器，其特征在于，所述第一短路矩形波导与所 述禪合圆波导间之间、所述第二短路矩形波导与所述禪合圆波导间之间W及所述输出矩形 波导与所述禪合圆波导间之间均设有半径为1mm的倒角。
7. 根据权利要求1-6任一所述的微波模式转换器，其特征在于，所述短路活塞为扼流 式活塞。
【专利摘要】本发明提供了一种微波模式转换器，该微波模式转换器包括输入圆波导、耦合圆波导、短路圆波导、第一短路矩形波导、第二短路矩形波导以及输出矩形波导；该耦合圆波导，与该输入圆波导、该短路圆波导均相连且位于两者之间；该第一短路矩形波导、该第二短路矩形波导以及该输出矩形波导，与该耦合圆波导均相交且任意两个之间的夹角均为120度；该短路圆波导、该第一短路矩形波导以及该第二短路矩形波导中至少一个波导的内部设置有可改变自身长度的短路活塞。本发明提供的微波模式转换器可以实现圆波导TM01模式至矩形波导TE10模式的高效率转换，同时可以提高调谐范围，实现模式转换器在一定范围内调谐，突破窄带器件带宽限制的局限性。
【IPC分类】H01P1-16
【公开号】CN104716407
【申请号】CN201510007161
【发明人】常超, 郭乐田, 孙钧, 宋志敏, 崔新红
【申请人】西北核技术研究所
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年1月7日