[發明專利]一種高功率微波TE21-TM01模式轉換器

有效

• 申請號: 201711026386.3
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107749507B
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 李國林;邱永峰;杜廣星;張軍;安晨翔
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H01P1/16
• 分類號: H01P1/16
• 代理公司: 長沙中科啟明知識產權代理事務所(普通合伙) 43226
• 代理人: 任合明

1.一種高功率微波TE₂₁-TM₀₁模式轉換器，其特征在于：所述模式轉換器由90°扇形金屬環陣列、十字形金屬板和過模圓波導三部分組成，組成所述90°扇形金屬環陣列的每個單元包括兩個90°扇形金屬環，兩個90°扇形金屬環緊貼過模圓波導內壁，在角向間隔180°且關于過模圓波導軸線中心對稱，每個單元的兩個90°扇形金屬環按照一定的周期間隔P沿過模圓波導軸線方向周期性地排列在過模圓波導內；

所述過模圓波導、90°扇形金屬環和十字形金屬板的結構尺寸滿足以下條件：

a.過模圓波導的半徑R需滿足TE₂₁模式傳輸條件：

λ＜2.06R (1)

其中λ為所需模式轉換的高功率微波工作頻率對應的自由空間工作波長；

b.組成十字形金屬板的兩塊金屬板的厚度t均滿足以下條件：

t＜λ/20 (2)

兩塊金屬板的寬度w至少與過模圓波導直徑相同，以便兩塊金屬板可插入過模圓波導內，即兩塊金屬板的寬度w應滿足以下條件：

w≥2R (3)

兩塊金屬板長度l滿足以下條件：

l≈4.1λ且l≈(N-1)P (4)

N為90°扇形金屬環陣列單元的組數；

需保證TE₂₁模式電場極化方向與兩塊金屬板的各個側面垂直，兩塊金屬板相交處的交叉線與過模圓波導的軸線重合；

c.90°扇形金屬環外半徑與過模圓波導的半徑R相同，90°扇形金屬環內半徑r滿足以下條件：

r≈R-0.2λ (5)

各組90°扇形金屬環陣列單元之間的周期間隔P滿足：

P≈0.2λ (6)

90°扇形金屬環的厚度與兩塊金屬板厚度t相同，需滿足式(2)所列條件；十字金屬板長度l與90°扇形金屬環沿過模圓波導沿軸向排列的距離相同，滿足式(4)所列條件。

2.根據權利要求1所述高功率微波TE₂₁-TM₀₁模式轉換器，其特征在于：所述90°扇形金屬環陣列單元的組數N＝21。

3.根據權利要求1所述高功率微波TE₂₁-TM₀₁模式轉換器，其特征在于：在過模圓波導內壁加工4個深1mm～2mm、與兩塊金屬板厚度t相應的軸向槽，軸向槽沿角向間隔90°，從而使十字形金屬板可以固定在過模圓波導內部而不會發生旋轉。

4.根據權利要求1所述高功率微波TE₂₁-TM₀₁模式轉換器，其特征在于：所述90°扇形金屬環陣列單元安放于過模圓波導內時，其外半徑R處應與過模圓波導內壁緊密貼合，每塊90°扇形金屬環的角向切口處與兩塊金屬板緊密貼合，采用銀焊、釬焊的方法使每塊90°扇形金屬環與過模圓波導、十字形金屬板有好的導電連接。