[发明专利]圆波导到矩形波导双模宽带定向耦合器

说明书

本发明公开了一种圆波导到矩形波导双模宽带定向耦合器，属于微波、毫米波器件技术领域。其结构包括主波导、主波导外侧对称设置的非标矩形副波导和标准矩形副波导、主波导与两个副波导分别通过一排耦合圆孔连通，非标矩形波导两端分别设置有一段过渡波导。本发明的主波导两侧分别设置有一个副波导，主波导中为回旋行波管的工作模式TE₀₁模和寄生的TE₀₂模，通过圆孔耦合使两种模式在两个副波导中达到不同程度的耦合，实现回旋行波管的工作模式TE₀₁模的检测，同时实现对寄生耦合的TE₀₂模的功率成分监测。本发明还引入了非标过模矩形波导，达到扩展过模圆波导定向耦合器工作带宽以及减小带内耦合度波动的目的。

技术领域

本发明属于微波、毫米波器件技术领域，具体涉及一种用于回旋行波管高频输出的圆波导到矩形波导双模宽带定向耦合器。

背景技术

定向耦合器是一种广泛应用于微波、毫米波测量领域的微波毫米波器件，它的主要作用就是对微波、毫米波系统中传输的大功率信号进行精确取样，耦合出一部分微波、毫米波信号，以便通过示波器、小功率计、频谱仪等测量仪器对微波、毫米波系统中传输的大功率信号进行时域包络监测、功率测量、频谱测量等。

传统的高功率微波、毫米波系统大多数采用矩形波导作为传输线，与之配套的定向耦合器一般都采用矩形波导结构。随着一种输出功率量级更高的宽带微波、毫米波源回旋行波管的发展，在工程应用中开始大量出现采用圆波导作为传输线的微波、毫米波系统。对于此类微波、毫米波系统，其输出信号的取样都采用圆波导到矩形波导单模定向耦合器。但是，对于以TE₀₁模为工作模式的宽带回旋行波管，为了提高其功率容量，其输出链路均采用大口径的过模圆波导。要实现回旋行波管的高频系统到输出链路的连接，需一段从高频系统小口径到输出链路大口径的过渡波导。由于设计、加工、装配等因素，导致回旋行波管的过渡波导中会耦合出一部分寄生的TE₀₂模，这是工程应用不需要的。要检测回旋行波管的输出链路中工作模式TE₀₁模的信号，同时也要监测TE₀₂模的功率成分，这对传统的单模定向耦合器来说是难以实现的。

发明内容

为了实现回旋行波管工作模式TE₀₁模的检测，同时实现对寄生耦合TE₀₂模功率成分的监测，本发明提出一种圆波导到矩形波导双模宽带定向耦合器的技术方案。

本发明采取以下的技术方案实现：

一种用于回旋行波管高频输出的圆波导到矩形波导双模宽带定向耦合器，其结构包括：主波导(1)、主波导外侧对称设置的非标矩形副波导(2)和标准矩形副波导(3)、主波导与两个副波导分别通过一排耦合圆孔连通，非标矩形副波导(2)两端分别设置有一段过渡波导(6)。

所述两排耦合圆孔等距排列，且耦合圆孔之间的间距使副波导中的前向波满足同向叠加条件，反向波满足反向抵消条件。

所述过渡波导(6)将非标矩形副波导(2)转变成标准的矩形波导，保证单模传输同时便于与外部检测系统连接。

与传统过模圆波导定向耦合器相比，本发明的定向耦合器角向对称设置有两个副波导，而且两个副波导的宽边尺寸不同，通过在主波导与副波导共有的连接面上开设耦合圆孔，优化耦合圆孔的半径、厚度、孔间距以及副波导的宽边的长度，使主波导中不同模式的电磁波在副波导中达到不同程度的耦合，而在同一个副波导中模式间有较高的隔离度，进而分离出主波导中不同模式的电磁波。