[發(fā)明專利]一種基于多分支波導(dǎo)的高階過(guò)模功率耦合器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910725244.9
• 申請(qǐng)日: 2019-08-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110444847B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 舒國(guó)響;何文龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類號(hào): H01P5/16
• 分類號(hào): H01P5/16
• 代理公司: 深圳市興科達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44260
• 代理人: 王翀

本發(fā)明提供了一種基于多分支波導(dǎo)的高階過(guò)模功率耦合器，包括端口一，輸入矩形波導(dǎo)，匹配臺(tái)階，第一、第二過(guò)渡矩形波導(dǎo)，第一反射諧振腔，(n?1)個(gè)分支波導(dǎo)，過(guò)模輸出波導(dǎo)，電子注通道，第二反射諧振腔，端口二，端口三；匹配臺(tái)階位于輸入矩形波導(dǎo)和第一過(guò)渡矩形波導(dǎo)之間，第一過(guò)渡矩形波導(dǎo)末端設(shè)有第二過(guò)渡矩形波導(dǎo)，在第二過(guò)渡矩形波導(dǎo)下方設(shè)有第一反射諧振腔，第一過(guò)渡矩形波導(dǎo)的E面下方并排放置(n?1)個(gè)分支波導(dǎo)，且多個(gè)分支波導(dǎo)連接一個(gè)過(guò)模輸出波導(dǎo)，(n?1)個(gè)分支波導(dǎo)下方與過(guò)模輸出波導(dǎo)一側(cè)連接有一個(gè)電子注通道。本發(fā)明結(jié)構(gòu)不僅具有模式變換的特性，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)注波分離/匯合，能夠?yàn)楦唠A過(guò)平面慢波結(jié)構(gòu)提供功率耦合裝置。

[技術(shù)領(lǐng)域]

本發(fā)明屬于太赫茲技術(shù)、真空電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于毫米波/太赫茲高階過(guò)模行波管/返波管的功率耦合器。

[背景技術(shù)]

基于高階模平面慢波結(jié)構(gòu)的帶狀多注行波管/返波管是產(chǎn)生和放大太赫茲波的一種重要技術(shù)途徑。本專利的第一發(fā)明人提出了兩種新型的高階模平面慢波結(jié)構(gòu)。在(“基于正交柵齒波導(dǎo)和多帶狀電子注的高階模太赫茲輻射源的模擬研究”(Opt.Express)，2018年，26卷，7期，8040-8048頁(yè)，作者：G.X.Shu,G.Liu,and Z.F.Qian)提出了金屬柱加載的單柵慢波結(jié)構(gòu)。在(“基于高階模和帶狀雙電子注的太赫茲返向波輻射”(J.Phys.DAppl.Phys.)，2018年，51卷，5期，055107-1-055107-6頁(yè)，作者：G.X.Shu,G.Liu,L.Chen等)中，提出了金屬脊加載的交錯(cuò)柵慢波結(jié)構(gòu)。雖然上述兩篇文章對(duì)高階過(guò)模平面慢波結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)，但與高階過(guò)模平面慢波結(jié)構(gòu)相連的功率耦合器卻尚未提出。高階過(guò)模功率耦合器不僅需要將基模TE₁₀模轉(zhuǎn)換為高階模，而且還需要能夠?qū)崿F(xiàn)電子注和電磁波的分離或匯合。當(dāng)作為行波管的輸入耦合器時(shí)，負(fù)責(zé)將管外信號(hào)源的功率饋入至慢波結(jié)構(gòu)。當(dāng)作為行波管/返波管的輸出耦合器時(shí)，負(fù)責(zé)將管內(nèi)的功率進(jìn)行輸入/輸出。據(jù)發(fā)明人所知，關(guān)于高階過(guò)模功率耦合器的文獻(xiàn)很少。雖然文獻(xiàn)(“W波段前瓦級(jí)過(guò)模行波管的研究”(8th UK,Europe,China Millimeter Waves and THz Technology Workshop)，2016年，作者：Y.F.Hu,J.J.Feng)為高階模平面慢波結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了一個(gè)模式變換器，但是該器件并不能實(shí)現(xiàn)注波分離/匯合。本專利的第一發(fā)明人為基模平面慢波結(jié)構(gòu)提出了一個(gè)Y形分支波導(dǎo)耦合器(“帶狀注行波管超寬帶輸入/輸出結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和測(cè)試”(Review of ScientificInstruments)2015.86卷，6期.064703-1-064703-7頁(yè)，作者：G.X.Shu,J.X.Wang,G.Liu,等)，然而該耦合器雖然能夠?qū)崿F(xiàn)注波分離或匯合，但不具備模式變換的功能。高階過(guò)模耦合器需兼具模式變換特性和功率耦合特性，它的性能好壞將直接影響著整管的性能。一個(gè)優(yōu)良的高階過(guò)模功率耦合器需要具備低端口反射、高隔離度和高轉(zhuǎn)換效率等特性。因此本發(fā)明提出了一種基于多分支波導(dǎo)的高階過(guò)模功率耦合器。

[發(fā)明內(nèi)容]

本發(fā)明的目的在于：提供一種高階過(guò)模功率耦合器，其基于多分支波導(dǎo)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)模式變換，并通過(guò)構(gòu)建電子注通道和反射腔來(lái)引入隔離端口，實(shí)現(xiàn)電子注和電磁波的匯合或分離。另外，通過(guò)反射腔和匹配臺(tái)階的引入來(lái)提高高階模功率耦合器的模式變換、端口反射和隔離特性。所提出的高階過(guò)模功率耦合器兼具模式變換特性和功率耦合特性。

本發(fā)明具體采用如下技術(shù)方案：