[發明專利]一種高功率波導功分饋電電路

在審

• 申請號: 202110525824.0
• 申請日: 2021-05-14
• 公開（公告）號: CN113285199A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 杜廣星;李國林
• 申請（專利權）人: 湖南納秒脈沖設備有限公司
• 主分類號: H01P5/16
• 分類號: H01P5/16
• 代理公司: 湖南企企衛知識產權代理有限公司 43257
• 代理人: 任合明

1.一種高功率波導功分饋電電路，其特征在于：包括一分N路徑向波導功分器、N個相位補償段、N個圓弧E面90°彎波導、N個扭波導調向段、N個相位調整段，N≥4且N為偶數，整體為軸對稱結構；所述一分N路徑向波導功分器包括圓波導、鼻錐、N路輸出端口，所述圓波導用于連接微波源輸入信號，所述鼻錐作為過渡段，用于將所述圓波導TM₀₁模式過渡到同軸波導TEM模式；所述N路輸出端口為一個圓盤，在圓盤沿徑向開有N路矩形縫隙窗口，用于將所述同軸波導TEM模式微波信號轉換回TE₁₀模式，并將注入圓波導的微波功率沿徑向進行N路放射狀等幅同相輸出；所述N個相位補償段為標準矩形波導，分別連接在一分N路徑向波導功分器的N路輸出端口上，用于補償所在支路相位調整段的相位；所述N個圓弧E面90°彎波導用于連接相位補償段和扭波導調向段，將一分N路徑向波導功分器輸出的N路徑向分布的信號變換為軸向分布；所述N個扭波導調向段用于將N個圓弧E面90°彎波導輸出電場的極化方向調整到同一方向上；所述N個相位調整段與N個相位補償段配合，共同用于調整所述高功率波導功分饋電電路輸出信號的相位，使輸出信號的相位保持一致；所述N個相位調整段輸出端口從上至下沿直線一字排列且電場極化方向均相同。

2.一種根據權利要求1所述高功率波導功分饋電電路，其特征在于：所述一分N徑向波導功分器N路輸出端口構成的圓盤半徑RC滿足下式：

其中a為單個輸出端口的寬邊長度。

3.一種根據權利要求1所述高功率波導功分饋電電路，其特征在于：所述相位補償段為標準矩形波導，其截面寬邊長度為a，窄邊長度為b，滿足12.96mm≤a≤58.17mm、6.48mm≤b≤29.08mm；N個相位補償段的長度為Lm，Lm根據相位調整段相位路徑總長度進行調整，m＝[1,2,3,…,N/2]。

4.一種根據權利要求1所述高功率波導功分饋電電路，其特征在于：所述圓弧E面90°彎波導，其輸入端口與輸出端口截面為相同的矩形，寬邊長度為相位補償段截面寬邊長度a，窄邊長度為相位補償段截面窄邊長度b，轉彎半徑為RE，滿足RE≥1.5b。

5.一種根據權利要求1所述高功率波導功分饋電電路，其特征在于：所述扭波導調向段根據所述圓弧E面90°彎波導輸出端口的電場極化方向，扭轉不同角度：第一扭波導調向段為0°扭轉，以其為起始，到第N扭波導調向段為止，順時針方向依次扭轉(-360°/N)、(-2·360°/N)、(-3·360°/N)、…、[-(m-1)·360°/N]、(+m·360°/N)、[+(m-1)·360°/N]、…、(+3·360°/N)、(+2·360°/N)、(+360°/N)；所述扭波導調向段經過角度扭轉后，能夠將N個圓弧E面90°彎波導輸出端口輸出的不同的電場極化方向均調整至同一方向上；所述扭波導調向段中心軸線長度等長且為LT，滿足70mm≤LT≤600mm。

6.一種根據權利要求1所述高功率波導功分饋電電路，其特征在于：所述相位調整段的設計過程如下：

相位調整段相鄰輸出端口的間隔相等且均為D，滿足5mm≤D≤30mm；

相位調整段中心軸線長度相等且均為LH，滿足150mm≤LH≤350mm；

以所述相位調整段輸入端口面中心建立全局坐標系Global-xyz，所述相位調整段輸入端口面在Global-xoy平面內投影的端口面中心與所述相位調整段輸出端口面中心，在Global-x軸方向上的偏移距離△mx滿足下式：

在Global-y軸方向上的偏移距離△my滿足下式：

偏移路徑總長度偏移角度

以所述全局坐標系Global-xyz的Global-z坐標軸為基準，將所述全局坐標系Global-xyz以所述偏移角度順時針方向進行旋轉，得到局部坐標系Offset-xyz，所述N/2個相位調整段均為類似的彎曲波導結構，包含兩段弧長分別為C_1m和C_2m的彎曲波導和一段長度為L_3m的標準矩形波導，其彎曲曲線位于Offset-xoz平面內；

在Offset-xoz平面內，弧長為C_1m的彎曲波導起始點位于(-a/2，-b/2)，中間點位于(-0.25·Δmxy，-0.2·LH)，終點位于(-0.5·Δmxy，-0.4·LH)；弧長為C_2m的彎曲波導起始點位于(-0.5·Δmxy，-0.4·LH)，中間點位于(-0.75·Δmxy，-0.625·LH)，終點位于(-Δmxy，-0.85·LH)，長度為L_3m的標準矩形波導的起始點位于(-Δmxy，-0.85·LH)，終點位于(-Δmxy，-LH)，滿足L_3m＝0.15·LH；

所述相位調整段的相位路徑總長度為C_1m+C_2m+L_3m。