[發(fā)明專利]一種寬帶低損耗的TE10-TE20模式轉(zhuǎn)換器

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202211426713.5
• 申請日: 2022-11-15
• 公開（公告）號: CN115693073A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張勇;張博;楊嵐馨
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01P5/08
• 分類號: H01P5/08;H01P5/12
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心 51203
• 代理人: 鄧黎

本發(fā)明公開一種寬帶低損耗的TE10?TE20模式轉(zhuǎn)換器，屬于毫米波器件技術(shù)領(lǐng)域，包括長方體匹配結(jié)構(gòu)，釘床結(jié)構(gòu)，共下底面并依次連接的輸入E面矩形波導(dǎo)、漸變波導(dǎo)和輸出H面寬波導(dǎo)；模式轉(zhuǎn)換器沿輸出H面寬波導(dǎo)上底面被剖分為上腔體和下腔體；輸入E面矩形波導(dǎo)被剖分為兩半，分別位于上、下腔體；漸變波導(dǎo)包括分別位于上、下腔體的漸變減高波導(dǎo)和漸變拓寬波導(dǎo)；長方體匹配結(jié)構(gòu)位于漸變拓寬波導(dǎo)下底面對稱軸，與輸出H面寬波導(dǎo)鄰接；釘床結(jié)構(gòu)設(shè)于漸變拓寬波導(dǎo)、輸出H面寬波導(dǎo)的兩側(cè)，輸入E面矩形波導(dǎo)與漸變拓寬波導(dǎo)的連接處外側(cè)。本發(fā)明有效拓展模式轉(zhuǎn)換的工作帶寬，縮短路徑長度，具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、易于組裝、寬帶工作和低損耗的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于毫米波器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種寬帶低損耗的TE10-TE20模式轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)

對于各種微波/毫米波波導(dǎo)系統(tǒng)，如低損耗傳輸系統(tǒng)、功率合成系統(tǒng)、大功率電子器件、微波加熱系統(tǒng)和超高功率射頻系統(tǒng)，通常需要激發(fā)所需波導(dǎo)模式，或?qū)⒁环N波導(dǎo)模式轉(zhuǎn)換為另一種波導(dǎo)模式。其中，TE10-TE20模式轉(zhuǎn)換器是一種重要的模式轉(zhuǎn)換器，常被用作圓波導(dǎo)的高次模合成器和基于矩形波導(dǎo)的空間功率合成器。

在波導(dǎo)發(fā)展的早期，通過耦合孔和短路活塞實現(xiàn)TE10-TE20的模式轉(zhuǎn)換，由于這些模式轉(zhuǎn)換器利用了單模波導(dǎo)的TE102模式諧振，因此帶寬很窄。對于錐形結(jié)構(gòu)的TE10-TE20模式轉(zhuǎn)換器，由于TE10模式需要平緩細長的結(jié)構(gòu)才能高效轉(zhuǎn)變?yōu)門E20模式，因此所需電路長度非常長。采用彎曲矩形波導(dǎo)和切角實現(xiàn)的TE10-TE20模式轉(zhuǎn)換，盡管結(jié)構(gòu)緊湊，但模式轉(zhuǎn)換效率和工作帶寬方面仍有改進的空間。還有輸入輸出波導(dǎo)垂直的模式轉(zhuǎn)換器，由于其波導(dǎo)方向不在同一直線上，因而增加了制造裝配難度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種寬帶低損耗的TE10-TE20模式轉(zhuǎn)換器，拓展模式轉(zhuǎn)換的工作帶寬的同時，有效縮短模式轉(zhuǎn)換電路長度，具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、易于組裝、寬帶工作和低損耗的優(yōu)點。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種寬帶低損耗的TE10-TE20模式轉(zhuǎn)換器，其特征在于，包括共下底面并依次連接的輸入E面矩形波導(dǎo)、漸變波導(dǎo)和輸出H面寬波導(dǎo)，還包括長方體匹配結(jié)構(gòu)和釘床結(jié)構(gòu)；

所述TE10-TE20模式轉(zhuǎn)換器為平面對稱結(jié)構(gòu)，沿著輸出H面寬波導(dǎo)的上底面被剖分為上腔體和下腔體；

所述輸入E面矩形波導(dǎo)被剖分為兩半，分別位于上腔體和下腔體；

所述漸變波導(dǎo)包括位于上腔體的漸變減高波導(dǎo)，以及位于下腔體的漸變拓寬波導(dǎo)；

所述長方體匹配結(jié)構(gòu)位于漸變拓寬波導(dǎo)的下底面對稱軸上，并與輸出H面寬波導(dǎo)鄰接；

所述釘床結(jié)構(gòu)設(shè)置于漸變拓寬波導(dǎo)、輸出H面寬波導(dǎo)的兩側(cè)，以及輸入E面矩形波導(dǎo)與漸變拓寬波導(dǎo)的連接處外側(cè)。

進一步地，所述輸入E面矩形波導(dǎo)為截面長寬比2:1的標準矩形波導(dǎo)；所述輸出H面寬波導(dǎo)的截面長寬比為4:1。

進一步地，所述漸變減高波導(dǎo)的長度為1.5～1.7倍波長，兩端的高度比為3:1；所述漸變拓寬波導(dǎo)的長度為1.2-1.8倍波長，兩端的寬度比為1:4。

進一步地，所述長方體匹配結(jié)構(gòu)的長度為漸變拓寬波導(dǎo)的長度的寬度為倍波長，高度為漸變拓寬波導(dǎo)的高度的

進一步地，所述釘床結(jié)構(gòu)包括至少兩排方釘，內(nèi)排方釘與對應(yīng)的波導(dǎo)壁對齊。

進一步地，所述釘床結(jié)構(gòu)還設(shè)置在輸入E面矩形波導(dǎo)兩側(cè)，與漸變拓寬波導(dǎo)的連接處距離波長位置處，包括至少一排方釘。

進一步地，所述方釘?shù)母叨群椭芷诰鶠楸恫ㄩL。

本發(fā)明所述寬帶低損耗的TE10-TE20模式轉(zhuǎn)換器的工作原理為：