[實(shí)用新型]一種高功率容量開槽圓波導(dǎo)圓極化器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201921804294.8
• 申請(qǐng)日: 2019-10-24
• 公開（公告）號(hào): CN210379358U
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李相強(qiáng);孔歌星;張健穹;王慶峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H01P1/17
• 分類號(hào): H01P1/17;H01Q15/24
• 代理公司: 成都正華專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51229
• 代理人: 陳選中

本實(shí)用新型公開了一種高功率容量開槽圓波導(dǎo)圓極化器，涉及微波極化轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域，該圓極化器克服了由于介質(zhì)引發(fā)三相點(diǎn)的出現(xiàn)和突變結(jié)構(gòu)造成的功率容量限制，且加工精度要求更低，同時(shí)采用過模圓波導(dǎo)，具有高功率容量性能；補(bǔ)償槽采用漸變形槽結(jié)構(gòu)，抑制了高階模的產(chǎn)生，同時(shí)采用過模圓波導(dǎo)，避免了可用帶寬限制，具有良好的軸比和寬頻帶性能，實(shí)現(xiàn)了高功率圓極化器的寬頻帶和小型化性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及微波極化轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種高功率容量開槽圓波導(dǎo)圓極化器。

背景技術(shù)

在微波輻射系統(tǒng)和反射天線系統(tǒng)中，經(jīng)常需要利用圓極化器將常規(guī)的線極化微波源信號(hào)轉(zhuǎn)換為圓極化信號(hào)，再通過天線將圓極化信號(hào)輻射出去。圓極化器的結(jié)構(gòu)形式直接決定了輻射系統(tǒng)的功率容量、尺寸和帶寬等性能，目前的圓極化器主要包括螺釘圓極化器、虹膜圓極化器、金屬階梯隔板圓極化器、介質(zhì)隔板圓極化器以及開矩形槽圓波導(dǎo)圓極化器。

螺釘圓極化器和虹膜圓極化器，利用螺釘或虹膜對(duì)于與其平行和垂直的電場分別等效為并聯(lián)的容性電納和感性電納，使對(duì)應(yīng)的電場相位滯后和超前，實(shí)現(xiàn)圓極化波的轉(zhuǎn)換；金屬階梯隔板圓極化器，將階梯隔板的每一段視為一段脊波導(dǎo)，調(diào)整階梯隔板的寬度和長度對(duì)應(yīng)調(diào)整兩正交方向電磁波的傳播常數(shù)，實(shí)現(xiàn)雙圓極化的轉(zhuǎn)換，該圓極化器在真空中的功率容量為53.8MW，1.5dB軸比帶寬為16％。以上三類圓極化器，由于均插入了小尺寸突變結(jié)構(gòu)，易引起局部場強(qiáng)集中，導(dǎo)致功率容量有限，不能滿足GW級(jí)高功率容量微波的應(yīng)用；另外，圓極化器的性能對(duì)金屬螺釘、虹膜和階梯隔板的加工精度要求較高。

介質(zhì)隔板圓極化器，利用垂直和平行于介質(zhì)隔板方向的等效介電常數(shù)不同，調(diào)整介質(zhì)板的結(jié)構(gòu)和長度，來實(shí)現(xiàn)圓極化轉(zhuǎn)換。插入介質(zhì)隔板結(jié)構(gòu)不可避免引入三相點(diǎn)，在高功率微波領(lǐng)域使用時(shí)易出現(xiàn)射頻擊穿，同樣不適用于高功率微波領(lǐng)域。此外，介質(zhì)隔板在實(shí)際應(yīng)用中較難準(zhǔn)確的插入到波導(dǎo)內(nèi)部對(duì)應(yīng)的位置。

開矩形槽圓波導(dǎo)圓極化器是通過在圓波導(dǎo)內(nèi)部開矩形槽結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)圓極化轉(zhuǎn)換。但是，由于矩形槽具有突變結(jié)構(gòu)，將其用于具有高功率容量的過模圓波導(dǎo)內(nèi)易激發(fā)高階模，影響圓極化器的軸比和帶寬等性能。同時(shí)，由于采用基模圓波導(dǎo)，限制了圓波導(dǎo)的半徑尺寸，因此其功率容量相對(duì)較小。

目前可用于高功率微波的圓極化器為橢圓波導(dǎo)圓極化器[張治強(qiáng)，方進(jìn)勇，李佳偉等.X波段高功率微波TE11模圓極化器[J].強(qiáng)激光與粒子束,2011,23(07):1909-1912.]，利用圓波導(dǎo)到橢圓波導(dǎo)的過渡段將輸入的線極化TE11模分成兩個(gè)等幅、正交的TE11模，兩正交分量在橢圓波導(dǎo)內(nèi)的傳輸系數(shù)不同，通過調(diào)整橢圓波導(dǎo)長度，實(shí)現(xiàn)了圓極化的轉(zhuǎn)換。由于采用純金屬過模圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，該圓極化器具有高功率容量性能。但是，由于圓波導(dǎo)到橢圓波導(dǎo)的過渡段長度決定了其反射系數(shù)和是否出現(xiàn)高階模，兩正交方向的傳播常數(shù)之差與橢圓波導(dǎo)的長短軸之比呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，這就需要較大的總長度來實(shí)現(xiàn)90°的相位差和低反射系數(shù)，所報(bào)道的X波段橢圓波導(dǎo)圓極化器長度超過300mm。

隨著微波技術(shù)的發(fā)展，攜帶高功率微波的圓極化系統(tǒng)日漸增多，要求圓極化器具有高功率容量、寬頻帶的性能，同時(shí)還需要緊湊化設(shè)計(jì)來節(jié)約系統(tǒng)空間、減少對(duì)微波的遮擋等。因此，目前尚沒有能夠同時(shí)滿足高功率容量、小型化和寬頻帶性能的圓極化器。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型在于提供一種高功率容量開槽圓波導(dǎo)圓極化器，其能夠緩解上述問題。

為了緩解上述的問題，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案如下：

本實(shí)用新型提供了一種高功率容量開槽圓波導(dǎo)圓極化器，包括圓波導(dǎo)，所述圓波導(dǎo)為過模圓波導(dǎo)；在圓波導(dǎo)的內(nèi)壁設(shè)置有補(bǔ)償槽，所述補(bǔ)償槽沿所述圓波導(dǎo)的長度方向開設(shè)，且為漸變形槽，其包括一弧形槽面、分別與弧形槽面兩弧形邊銜接的兩平槽面，所述弧形槽面與所述圓波導(dǎo)的內(nèi)壁銜接部為倒角結(jié)構(gòu)。