[发明专利]一种紧凑型高功率容量波导移相器及波导移相方法

权利要求书

1.一种紧凑型高功率容量波导移相器，其特征在于：包括双圆极化器和扼流活塞；

双圆极化器包括从下至上依次连接的矩形波导(11)、第一方波导(12)、第二方波导(13)、方圆过渡波导(14)和圆波导(15)；矩形波导(11)的两个端口作为双圆极化器的两个矩形波导端口；圆波导(15)的端口构成双圆极化器的圆波导端口；

第一方波导(12)E面耦合于矩形波导(11)的宽边顶面，第一方波导(12)的口面与矩形波导(11)的宽边顶面成一定的耦合角度β；第一方波导(12)中有两个侧面与矩形波导(11)的口面平行；

矩形波导(11)中，与第一方波导(12)耦合区域的下方，插入有长方体金属匹配结构(16)，该长方体金属匹配结构(16)紧邻矩形波导(11)的窄边侧面；

矩形波导(11)的尺寸，需满足只可传输基模TE₁₀模式；圆波导(15)的尺寸，需满足只可传输圆波导TE₁₁模式；

扼流活塞设置在圆波导(15)中，且与圆波导(15)共轴排布；扼流活塞的其中一个端面上设置有与伺服电机连接的金属拉杆(24)。

2.根据权利要求1所述的紧凑型高功率容量波导移相器，其特征在于：矩形波导(11)与第一方波导(12)连接处、第二方波导(13)侧棱以及矩形波导(11)窄边侧面的长方体金属匹配结构(16)侧棱均设置圆倒角(17)。

3.根据权利要求1所述的紧凑型高功率容量波导移相器，其特征在于：所述耦合角度β的取值范围25°～35°。

4.根据权利要求1-3任一所述的紧凑型高功率容量波导移相器，其特征在于：矩形波导(11)和圆波导(15)的尺寸满足条件：

c/2af₁和c/af₂，c/3.412r₀f₁和c/2.613r₀f₂

其中，a为矩形波导(11)的宽边尺寸；r₀为圆波导(15)的半径；c为光速；f₁和f₂分别为移相器工作频率的下限和上限。

5.根据权利要求4所述的紧凑型高功率容量波导移相器，其特征在于：第一方波导(12)、第二方波导(13)、方圆过渡波导(14)、圆波导(15)共轴设置。

6.根据权利要求5所述的紧凑型高功率容量波导移相器，其特征在于：

扼流活塞为三段式结构，包括三个级联的金属圆柱，三个金属圆柱的长度均为四分之一导波波长，其中，顶部金属圆柱(23)和底部金属圆柱(21)的半径相同，且小于圆波导(15)的半径，中间金属圆柱(22)的半径小于顶部金属圆柱(23)和底部金属圆柱(21)的半径；所述金属拉杆(24)设置在顶部金属圆柱(23)的顶部端面上。

7.根据权利要求6所述的紧凑型高功率容量波导移相器，其特征在于：

所述波导移相器采用全金属结构。

8.可实现高功率容量的波导移相方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将矩形波导(11)、第一方波导(12)、第二方波导(13)、方圆过渡波导(14)和圆波导(15)从下至上依次连接，且第一方波导(12)E面耦合于矩形波导(11)的宽边顶面，第一方波导(12)的口面与矩形波导(11)的宽边顶面成一定的耦合角度β；第一方波导(12)中有两个侧面与矩形波导(11)的口面平行；在圆波导(15)中加入扼流活塞；在矩形波导(11)中与第一方波导(12)耦合区域的下方插入长方体金属匹配结构(16)，该长方体金属匹配结构(16)紧邻矩形波导(11)的窄边侧面；

2)将矩形波导(11)的两个端口作为双圆极化器的两个矩形波导端口；圆波导(15)的端口构成双圆极化器的圆波导端口；

在矩形波导(11)的一个端口注入TE₁₀模式，扼流活塞在圆波导(15)中将注入的TE₁₀模式的圆极化波全反射，形成左旋或右旋圆极化TE₁₁模式，并从矩形波导(11)的另外一个端口中输出；

3)改变扼流活塞在圆波导(15)中的位置，实现移相。