[发明专利]一种基于H-T接头功分网络的TE10有效

专利信息
申请号: 201910447076.1 申请日: 2019-05-27
公开(公告)号: CN110323522B 公开(公告)日: 2021-08-13
发明(设计)人: 舒国响;何文龙;熊浩;刘国 申请(专利权)人: 深圳大学
主分类号: H01P1/16 分类号: H01P1/16
代理公司: 深圳市兴科达知识产权代理有限公司 44260 代理人: 王翀
地址: 518000 广东*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 接头 网络 te base sub 10
【说明书】:

发明提供了一种基于H‑T接头功分网络的TE10‑TEn0的模式变换器,包括输入端口、输入波导、(n‑1)个H‑T接头、3*(n‑1)个匹配台阶、n个分支、输出端口,所述n个分支波导汇合而成过模输出波导,基模TE10从输入端口输入,通过模式转换在输出端口输出TEn0模。本发明的有益效果为:(1)通过优化获得相邻分支等幅反相的电磁波特性,有利于提高模式变换效率;(2)通过引入匹配台阶,有利于降低端口反射系数;(3)通过改变分支个数n可以获得工作在TEn0模的模式变换器;(4)能够为高阶过模平面慢波结构的冷腔测试提供模式变换装置。

[技术领域]

本发明属于微波技术、真空电子技术领域,具体涉及一种用于毫米波/太赫兹带状电子注器件高阶模平面慢波结构冷腔测试的模式变换器。

[背景技术]

毫米波/太赫兹波具有波长短、频率高、带宽宽等特点,在安检成像、无损检测、生物医学、高数据率通信和高精度雷达探测等众多应用领域具有广泛的应用前景。太赫兹源是太赫兹应用系统的基础,是不可或缺的核心电子器件。带状注器件由于具有大的电子注面积、利于加工和集成的二维平面慢波结构以及高的输出功率,是一种具有发展前景的毫米波/太赫兹放大器/振荡器。当带状注器件工作在高阶模时,高阶模平面慢波结构的几何尺寸将增大,从而有利于提高散热面积和功率容量。另外,高阶模平面慢波结构适合和多带状电子注进行互作用,从而有利于提高整管的输出功率。在(“基于正交栅齿波导和多带状电子注的高阶模太赫兹辐射源的模拟研究”(Opt.Express),2018年,26卷, 7期,8040-8048页,作者:G.X.Shu,G.Liu,and Z.F.Qian)和(“基于高阶模和带状双电子注的太赫兹返向波辐射”(J.Phys.D Appl.Phys.),2018年, 51卷,5期,055107-1-055107-6页,作者:G.X.Shu,G.Liu,L.Chen等)中,分别研究了工作在高阶模的金属柱加载的单栅慢波结构和金属脊加载的交错栅慢波结构。

冷腔测试是研究慢波结构的一种重要手段之一,通常采用矢量网络分析仪进行测试。由于矢量网络分析仪输出的电磁波工作在基模,当对高阶模平面慢波结构进行冷腔测试时,需要利用模式变换器首先将基模TE10模转换为高阶模 TEn0(n=2,3,4...)模,否则无法进行冷腔测试。模式变换器是高阶模平面慢波结构冷腔测试不可或缺的重要器件之一。它的性能好坏将直接影响高阶模平面慢波结构冷腔测试的准确度。一个优良的模式变换器需要具备低端口反射和高转换效率等特性。本发明提出了一种基于H面T型(H-T)接头功分网络的TE10-TEn0的模式变换器。

[发明内容]

本发明的目的在于:在H-T接头功分网络的基础上,通过采用匹配台阶来降低端口反射,通过优化设计使得在相邻分支传播的电磁波具有等幅反相的特性,从而获得低端口反射系数和高模式转换率的TE10-TEn0的模式变换器。

本发明具体采用如下技术方案:

一种基于H-T接头功分网络的TE10-TEn0的模式变换器,包括输入端口、输入波导、(n-1)个H-T接头、3*(n-1)个匹配台阶、n个分支、输出端口,所述 n个分支波导汇合而成过模输出矩形波导,基模TE10从输入端口输入,通过模式转换在输出端口输出TEn0模。由H-T接头的电磁波特性可知:当电磁波从H-T 接头的主分支波导输入时,将在H-T接头的两个次分支波导获得等幅同相的电磁波。

进一步地,调整每个分支的电磁波传输路径长度dn,使得相邻分支的电磁波传输路径长度之差为半波导波长的整数倍,从而使得相邻分支的电磁波具有等幅反相的特性。

进一步地,在和每个H-T接头相连的3个分支波导处加载3个匹配台阶。

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