[發明專利]一種高隔離度的微波模式變換器及其設計方法

在審

• 申請號: 201911246281.8
• 申請日: 2019-12-08
• 公開（公告）號: CN111129687A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 武永;曾慶生;邱添;石源;周平;唐江梅
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H01P11/00
• 分類號: H01P11/00;H01P1/16
• 代理公司: 南京科闊知識產權代理事務所(普通合伙) 32400
• 代理人: 蘇興建

1.一種高隔離度的微波模式變換器的設計方法，其特征是步驟包括：

1)設計波導結構為密閉的圓柱形腔體；

圓柱形腔體的第一端耦合公共圓波導口(6)，圓柱形腔體的第二端耦合標準的BJ84波導發射口(2)，圓柱形腔體耦合接收波導部分(7)；

2)設計圓柱形腔體腔體與接收波導部分(7)的耦合結構：

接收波導部分(7)包括長方體形腔體；長方體形腔體的頂端連接標準的BJ84波導接收口(8)，長方體形腔體內部與標準的BJ84波導接收口(8)耦合；

在圓柱形腔體的頂面開耦合縫(4)，長方體形腔體的底端可拆卸地連接在圓柱形腔體腔體頂面，且耦合縫(4)在長方體形腔體的底面范圍內，使圓柱形腔體通過耦合縫與標準的BJ84波導接收口耦合(8)，公共圓波導口(6)內的TE11模通過耦合縫(4)耦合轉變成TE01模；

3)設計圓柱形腔與標準的BJ84波導發射口(2)的耦合結構：

在圓柱形腔體的第二端的設計具有波導截止衰減特性的波導傳輸線(3)，波導傳輸線(3)連接于圓柱形腔體和標準的BJ84波導發射口(2)之間，使公共圓波導口(6)、標準的BJ84波導發射口(2)以及標準的BJ84波導接收口耦合(8)耦合；

4)調整發射通道(1)的結構：

通過波導傳輸線(3)來調整圓柱形腔體的第二端與BJ84波導發射口(2)之間波導的寬邊和窄邊，同時調整波導傳輸線(3)自身的長度，以得到最優結構下的發射通道(1)的整體結構；

5)調整接收通道的結構：

接收波導部分(7)的長方體形腔體內設阻抗變換臺階(9)；阻抗變換臺階(9)的結構要求是阻抗變換臺階(9)的寬度與長方體腔體構成的波導的寬邊尺寸相同，阻抗變換臺階(9)的長度與波長對應；

阻抗變換臺階(9)設置在長方體腔體構成的波導的寬邊上，通過改變長方體腔體構成的波導的窄邊的尺寸匹配阻抗；

阻抗變換臺階(9)的級數根據接收端頻率范圍來設定。

2.根據權利要求1所述的設計方法，其特征是在耦合縫(4)周圍設計槽型結構(5)；槽型結構(5)圍成的形狀與長方體形腔體的徑向截面相同；長方體形腔體的側壁底部深入槽型結構(5)中。

3.根據權利要求1或2所述的設計方法，其特征是長方體形腔體徑向截面的四個角是圓角。

4.根據權利要求1所述的設計方法，其特征是阻抗變換臺階(9)的級數與頻率范圍的關系為：頻率范圍越寬，則采用的臺階級數越多。

5.根據權利要求1所述的設計方法，其特征是所述阻抗變換臺階(9)的長度為四分之一波長。

6.一種權利要求1所述方法設計得到的高隔離度的微波模式變換器，其特征是結構包括波導、發射通道和接收通道；

所述波導是密閉的圓柱形腔體；圓柱形腔體的第一端耦合公共圓波導口(6)；

所述發射通道包括標準的BJ84波導發射口(2)；

所述接收通道包括長方體形腔體，在長方體形腔體的頂端耦合標準的BJ84波導接收口(8)；在長方體形腔體內設阻抗變換臺階(9)；

圓柱形腔體的第二端與標準的BJ84波導發射口(2)之間設有具有波導截止衰減特性的波導傳輸線(3)；

圓柱形腔體的頂端開有耦合縫(4)；長方體形腔體的底端連接與圓柱形腔體的外壁，且耦合縫(4)在長方體形腔體投影于圓柱形腔體的外壁的范內；由耦合縫(4)，公共圓波導口(6)內的TE11模耦合轉變成TE01模；

所述阻抗變換臺階(9)的寬度與長方體腔體構成的波導的寬邊尺寸相同，阻抗變換臺階(9)的長度與波長對應；阻抗變換臺階(9)的級數根據接收端頻率范圍來設定。

7.根據權利要求6所述的微波模式變換器，其特征是在圓柱形腔體的外壁上開槽型結構(5)，耦合縫(4)在槽型結構(5)圍成的區域內；

長方體形腔體的側壁底部深入槽型結構(5)的槽內，且與槽的內壁密貼。

8.根據權利要求1或2所述的微波模式變換器，其特征是長方體形腔體的徑向截面的四個角是圓角。