[发明专利]一种基于H-T接头功分网络的矩形TE10

说明书

本发明提供了一种基于H‑T接头功分网络的矩形TE₁₀模‑圆波导TE₂₁模的模式变换器，模式变换过程为矩形TE₁₀模‑矩形TE₂₀模‑圆波导TE₂₁模，其结构包括输入端口、主分支矩形波导、H‑T接头、3个匹配台阶、2个次分支矩形波导、过模矩形波导、矩圆波导模式变换器、输出圆波导、输出端口。本发明所提出的TE₂₀‑TE₂₁模式变换器具有优良的电性能，在很宽的频率范围内具有高模式转换效率(95％)。由于H‑T功分网络的采用，本发明的输入端口与输出端口的中心共轴，利于采用二维平面加工及其应用系统的集成化。本发明所提出的TE₂₀‑TE₂₁模式变换器兼具优良的的电性能和结构性能，能够用于回旋行波管高频结构的冷腔测试。

[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/太赫兹高阶模回旋行波管高频结构冷腔测试的模式变换器。

[背景技术]

矩形波导转圆波导模式变换器在毫米波/太赫兹回旋行波管中被广泛运用。它不仅可以作为回旋行波管的输入耦合器，也可以用于回旋行波管高频结构的冷腔测试。高频结构的冷腔测试有助于获得其色散特性、传输损耗、介质材料的电磁特性和返波振荡抑制等。为了获得上述电磁特性，模式变换器是必备的一个器件，因为用于冷腔测试的矢量网络分析仪通常通过矩形波导输出TE₁₀模。而回旋行波管的高频结构通常采用圆波导。因此，模式变换器性能的好坏将直接影响上述性能的测试精确度。除了应用于回旋行波管中，矩形波导转圆波导模式变换器在雷达天线、旋转接头和大功率传输链路等领域也有着广泛的应用。一个性能优良的模式变换器通常具备以下性能：高模式转换效率、宽工作频带和低端口反射系数。另外，还希望其具有紧凑且利于加工的结构。本专利的第一发明人参与提出了一个TE₂₁模式变换器，见发表文献(“基于相同激励结构的宽频带圆波导TE₂₁和TE₀₁模式激励器”(IEEE Tran.Electron Devices)，2016年， 63卷，10期，4088-4095页，作者：Yan Wang,Li Wang,Guo Liu,Guoxiang Shu, Kun Dong,Jianxun Wang,Ran Yan,Hao Fu,Yelei Yao,Yong Luo,and Shafei Wang)。该模式变换器的结构较为复杂，输入端口的中心和输出端口的中心不同轴，不利于二维加工，不利于应用系统的集成。本发明提出了一种基于H面T型(H-T)接头功分网络的矩形TE₁₀-圆波导TE₂₁的模式变换器。该模式变换器具有优良电性能的同时，还具有更加紧凑、更易于加工的结构。

[发明内容]

本发明的主要内容：采用H-T接头功分网络，实现矩形波导TE₁₀模-矩形波导TE₂₀模的模式转换。通过矩圆波导模式变换器实现矩形波导TE₂₀模-圆波导TE₂₁模的转换。从而最终实现矩形波导TE₁₀模-圆波导TE₂₁模的转换。

本发明具体采用如下技术方案：

一种基于H-T接头功分网络的矩形TE₁₀模-圆波导TE₂₁模的模式变换器，模式变换过程为矩形TE₁₀模-矩形TE₂₀模-圆波导TE₂₁模，其结构包括输入端口、主分支矩形波导、H-T接头、3个匹配台阶、2个次分支矩形波导、过模矩形波导、矩圆波导模式变换器、输出圆波导、输出端口；矩形波导的基模TE₁₀模从输入端口输入，经主分支矩形波导传输至H-T接头，经过3个匹配台阶传输至2个次分支矩形波导，所述2个次分支矩形波导分别经过2次直角弯折后交汇于过模矩形波导处，所述过模矩形波导、矩圆波导模式变换器、输出圆波导依次连接，于输出圆波导的输出端口实现输出。