[發明專利]一種緊湊型高功率容量波導移相器及波導移相方法

有效

• 申請號: 201811528893.1
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109818114B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 郭樂田;黃文華;邵浩;巴濤;謝少毅;李佳偉;鄧廣健
• 申請（專利權）人: 西北核技術研究所
• 主分類號: H01P1/18
• 分類號: H01P1/18;H01P1/17;H01P1/28
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 楊引雪

1.一種緊湊型高功率容量波導移相器，其特征在于：包括雙圓極化器和扼流活塞；

雙圓極化器包括從下至上依次連接的矩形波導(11)、第一方波導(12)、第二方波導(13)、方圓過渡波導(14)和圓波導(15)；矩形波導(11)的兩個端口作為雙圓極化器的兩個矩形波導端口；圓波導(15)的端口構成雙圓極化器的圓波導端口；

第一方波導(12)E面耦合于矩形波導(11)的寬邊頂面，第一方波導(12)的口面與矩形波導(11)的寬邊頂面成一定的耦合角度β；第一方波導(12)中有兩個側面與矩形波導(11)的口面平行；

矩形波導(11)中，與第一方波導(12)耦合區域的下方，插入有長方體金屬匹配結構(16)，該長方體金屬匹配結構(16)緊鄰矩形波導(11)的窄邊側面；

矩形波導(11)的尺寸，需滿足只可傳輸基模TE₁₀模式；圓波導(15)的尺寸，需滿足只可傳輸圓波導TE₁₁模式；

扼流活塞設置在圓波導(15)中，且與圓波導(15)共軸排布；扼流活塞的其中一個端面上設置有與伺服電機連接的金屬拉桿(24)。

2.根據權利要求1所述的緊湊型高功率容量波導移相器，其特征在于：矩形波導(11)與第一方波導(12)連接處、第二方波導(13)側棱以及矩形波導(11)窄邊側面的長方體金屬匹配結構(16)側棱均設置圓倒角(17)。

3.根據權利要求1所述的緊湊型高功率容量波導移相器，其特征在于：所述耦合角度β的取值范圍25°～35°。

4.根據權利要求1-3任一所述的緊湊型高功率容量波導移相器，其特征在于：矩形波導(11)和圓波導(15)的尺寸滿足條件：

c/2af₁和c/af₂，c/3.412r₀f₁和c/2.613r₀f₂

其中，a為矩形波導(11)的寬邊尺寸；r₀為圓波導(15)的半徑；c為光速；f₁和f₂分別為移相器工作頻率的下限和上限。

5.根據權利要求4所述的緊湊型高功率容量波導移相器，其特征在于：第一方波導(12)、第二方波導(13)、方圓過渡波導(14)、圓波導(15)共軸設置。

6.根據權利要求5所述的緊湊型高功率容量波導移相器，其特征在于：

扼流活塞為三段式結構，包括三個級聯的金屬圓柱，三個金屬圓柱的長度均為四分之一導波波長，其中，頂部金屬圓柱(23)和底部金屬圓柱(21)的半徑相同，且小于圓波導(15)的半徑，中間金屬圓柱(22)的半徑小于頂部金屬圓柱(23)和底部金屬圓柱(21)的半徑；所述金屬拉桿(24)設置在頂部金屬圓柱(23)的頂部端面上。

7.根據權利要求6所述的緊湊型高功率容量波導移相器，其特征在于：

所述波導移相器采用全金屬結構。

8.可實現高功率容量的波導移相方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)將矩形波導(11)、第一方波導(12)、第二方波導(13)、方圓過渡波導(14)和圓波導(15)從下至上依次連接，且第一方波導(12)E面耦合于矩形波導(11)的寬邊頂面，第一方波導(12)的口面與矩形波導(11)的寬邊頂面成一定的耦合角度β；第一方波導(12)中有兩個側面與矩形波導(11)的口面平行；在圓波導(15)中加入扼流活塞；在矩形波導(11)中與第一方波導(12)耦合區域的下方插入長方體金屬匹配結構(16)，該長方體金屬匹配結構(16)緊鄰矩形波導(11)的窄邊側面；

2)將矩形波導(11)的兩個端口作為雙圓極化器的兩個矩形波導端口；圓波導(15)的端口構成雙圓極化器的圓波導端口；

在矩形波導(11)的一個端口注入TE₁₀模式，扼流活塞在圓波導(15)中將注入的TE₁₀模式的圓極化波全反射，形成左旋或右旋圓極化TE₁₁模式，并從矩形波導(11)的另外一個端口中輸出；

3)改變扼流活塞在圓波導(15)中的位置，實現移相。