[发明专利]一种仅存TE0n模式的强场模式滤波器

说明书

本发明公开了一种仅存TE0n模式的强场模式滤波器，包括起连接作用的输入法兰和输出法兰，两个法兰之间连接一个桶形的杂模吸收件，沿着杂模吸收件的外壁的轴向上设置有散热组件，散热组件的两端连接到两个法兰，所述散热组件包括设置在杂模吸收外表面的壳体和设置在壳体外的散热件；所述散热组件、法兰、杂模吸收件构成一个整体规则的中空柱体。本发明虽然基于介质加载损耗原理，但采用电阻率各向异性材料实现对所有的非TE0n模式的滤除，具备高功率容量、所有非TE0n模式杂模滤除的特点。

技术领域

本发明涉及微波毫米波技术领域，具体是指一种工作在强场强下的模式滤波器，可将输入的非TE0n模式微波信号衰减、滤除，仅存TE0n模式低损耗传输的器件。

背景技术

随着微波源技术的发展，微波系统向更高频率、更强场强发展，传输导波系统也从同轴波导、矩形波导转变为功率容量更高的过模圆波导。由于TE0n模式没有纵向壁电流，传输损耗随频率升高而单调下降，广泛用于过模圆波导微波能量传输。但TE0n模式为高阶过模，一旦结构扰动，极易产生杂模，这些杂模与待传输的强场TE0n模式在局部相互叠加，成为影响系统稳定性和可靠性的隐患，甚至造成设备严重损坏。

目前，国内对模式滤除（或者控制）的研究重点主要集中在电真空管源内部，这些方法能够保证较高的TE0n模输出纯度。但是在微波等离子体辅助加热、材料烧结、毫米波深空探测系统、毫米波通信等系统中，管源输出的高纯TE0n模式需经过传输、模式转换才能利用，在此过程中，波导弯头及其它不连续结构难免导致部分TE0n模式转换成TE11、TE21、TM11、TM01等杂模，这一类杂模已经成为强场微波系统故障的主要原因。所以，在微波系统内，仅仅微波源部分提高TE0n模的输出纯度并不能完全降低整个系统的故障风险，还需在传输波导系统中开展杂模滤波研究。

通常对这些杂模抑制方式有三种：a）基于单模传输的杂模截止方式；b）杂模场反射方式；c）介质加载吸收方式。第一种方式通过减小波导半径，可以滤除截止频率高于TE0n模式工作频率的所有杂模模式，但会导致工作的TE0n模式功率容量降低，增大系统故障概率；第二种方式中，杂模场反射场在系统中来回反射，易损坏其它微波器件；同时以上两个方法只能针对某几个特定杂模有效，而不能对所有的杂模均有效。相比而言，利用介质加载对杂模进行高效吸收消耗能够保证系统的功率容量、稳定性以及可靠性具有较大的应用优势，但常规的介质加载吸收耗散方式，吸收消耗杂模的同时吸收消耗TE0n模式，这是不符合对传输系统低插损的电性能指标要求；同时当系统工作在强场TE0n模式时，介质耗散的TE0n模式和杂模的功率极大，易导致加载介质温度过高，进而导致微波系统故障。

因此人们希望有一种模式滤波器，对所有非TE0n模式的杂模均有效滤除，同时具备较高的功率容量，促进微波毫米波系统相关技术的发展和应用。

发明内容

本发明的目的是为了完成强场毫米波系统模式提纯，本发明提供了一种仅存TE0n模式的模式滤波器，该装置可实现对所有的非TE0n模式的损耗滤除，同时具备较高的功率容量。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种仅存TE0n模式的强场模式滤波器，包括起连接作用的输入法兰和输出法兰，两个法兰之间连接一个桶形的杂模吸收件，沿着杂模吸收件的外壁的轴向上设置有散热组件，散热组件的两端连接到两个法兰，所述散热组件包括设置在杂模吸收外表面的壳体和设置在壳体外的散热件；所述散热组件、法兰、杂模吸收件构成一个整体规则的中空柱体。

在上述技术方案中，所述杂模吸收件具有光滑的内壁。

在上述技术方案中，所述杂模吸收件采用电阻率各向异性材料。

在上述技术方案中，所述电阻率各向异性材料可以是各向异性热解石墨、高定向热解石墨、石墨烯等电阻率各向异性材料,其导热性能接近或优于金属铝。。