[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

為解決現有高功率移相器功率容量非常有限、損耗大、體積大的技術問題，本發明提供了一種緊湊型高功率容量波導移相器及波導移相方法。波導移相器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、第一方波導、第二方波導、方圓過渡波導和圓波導；第一方波導E面耦合于矩形波導寬邊頂面，第一方波導口面與矩形波導寬邊頂面成一定耦合角度；第一方波導中有兩個側面與矩形波導口面平行；矩形波導中，與第一方波導耦合區域下方，插入長方體金屬匹配結構；矩形波導尺寸滿足只傳輸基模TE₁₀模式；圓波導尺寸滿足只傳輸圓波導TE₁₁模式；扼流活塞設置在圓波導中與圓波導共軸；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。

技術領域

本發明涉及一種高功率容量傳輸與發射無源器件，具體涉及一種高功率容量波導移相器及波導移相方法。

背景技術

微波波導移相器是微波、毫米波技術領域中的常見器件，在雷達系統、通信系統、電子對抗系統等多領域具有廣泛的應用，移相器性能的優劣會對系統性能產生重要影響。

高功率微波技術領域，具有強電磁場的特點，常規高功率移相器采用釔鐵石榴石(YIG)等鐵氧體材料，通過改變外加磁場或電場的幅度，改變鐵氧體材料的傳播常數，來調節相位。由于介質和鐵氧體材料在強電磁場作用下容易發生擊穿，移相器的功率容量非常有限，例如I.Terechkine,T.Khabiboulline,and N.Solyak,High-power L-band fastphase shfiter,Proceedings of LINAC 2008,Victoria,BC,Canada.以及R.Madrak,D.Sun,and D.Wildman,New materials and designs for high power fast phaseshifter,Proceedings of LINAC 2006,Knoxville,USA.文中實驗測試基于釔鐵石榴石的高功率移相器的擊穿閾值在2.2MV/m，功率容量在兆瓦以下。但是YIG等鐵氧體材料不可避免地具有損耗，影響了效率。此外，由于鐵氧體材料尺寸大，該種移相器通常工作在低頻1GHz左右，且移相器整體體積龐大，在高頻例如X波段，很難實現小型化和高功率容量。

發明內容

為解決現有高功率移相器功率容量非常有限、損耗大、體積大的技術問題，本發明提供了一種緊湊型高功率容量波導移相器及波導移相方法。

本發明的技術解決方案是：

一種緊湊型高功率容量波導移相器，其特殊之處在于：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、第一方波導、第二方波導、方圓過渡波導和圓波導；矩形波導的兩個端口作為雙圓極化器的兩個矩形波導端口；圓波導的端口構成雙圓極化器的圓波導端口；

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

矩形波導中，與第一方波導耦合區域的下方，插入有長方體金屬匹配結構，該長方體金屬匹配結構緊鄰矩形波導的窄邊側面；

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

扼流活塞設置在圓波導中，且與圓波導共軸排布；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。

進一步地，矩形波導與第一方波導連接處、第二方波導側棱以及矩形波導窄邊側面的長方體金屬匹配結構側棱均設置圓倒角。

進一步地，所述耦合角度β的取值范圍25°～35°。

進一步地，矩形波導和圓波導的尺寸滿足條件：