[发明专利]应用于高阶过模带状多注器件的输入/输出功率耦合装置

说明书

本申请属于真空电子技术领域，提供了一种高阶过模输入/输出功率耦合装置，包括：第一端口；矩形波导TE₁₀‑TE_n0模式变换器，用于进行矩形波导TE₁₀‑TE_n0的模式变换；过模过渡波导，与矩形波导TE₁₀‑TE_n0模式变换器连接，用于传输高阶模TE_n0；其中，n＝2^m,m为正整数；倾斜分支波导，用于传输高阶模TE_n0；第三端口，用于注入或者收集带状多注；带状注通道，用于传输带状多注；过模输出波导，分别与倾斜分支波导和带状注通道连接，用于汇合或者分离高阶模TE_n0和带状多注；以及第二端口，用于输出汇合后的注波或者输入完成互作用后的注波，从而兼具了功率耦合和模式变换特性，解决了现有技术中的高阶过模耦合器存在的结构复杂、加工困难的问题。

技术领域

本申请属于真空电子技术领域，尤其涉及一种应用于高阶过模带状多注器件的输入/输出功率耦合装置。

背景技术

大功率的太赫兹辐射器在高数据率无线通信和高精度雷达等整机应用系统中有巨大的潜在应用。基于高阶过模慢波结构的带状多注器件(包括行波管和返波管)由于具有输出功率大、高频结构尺寸大等优点，作为大功率毫米波、太赫兹波段放大器以及振荡器等器件具有极大的发展潜力，受到了国内外研究学者的广泛关注。虽然目前取得了一定的研究进展，但仍存在不少急需解决的关键科技问题。其中一个重要关键技术问题是：高阶模的功率耦合问题。应用于高阶过模带状多注器件的输入/输出功率耦合装置不仅需要具备注波汇合或者分离的功能，还需具有模式变换的特性。在期刊论文“Design and microwavetest of an ultra-wideband input/output structure for sheet beam travellingwave tubes”(Review of Scientific Instruments,86(6):064703-1-064703-7(2015)，作者：G.X.Shu*,J.X.Wang,G.Liu,Y.Luo,S.F.Wang)一文中，作者提出了一种应用于基模带状注行波管的输入输出耦合器。该耦合器在很宽的工作频带内具有良好的功率耦合特性，即能实现注波汇合或者分离。但该耦合器却不能实现模式变换，无法工作在高阶模。在中国发明专利(《新型宽带矩形波导TE_n,0模式激励器》，专利申请号：201610791802.8，作者：王建勋，姚叶雷，罗勇。)中，公开了一种应用于共焦波导回旋器件的矩形波导TE_n,0模式激励器。该模式激励器具有模式变换的功能，也能够实现注波汇合或者分离。但是该器件的结构性能较差，表现为：端口和耦合缝隙数目过多，结构过于复杂，加工和装配的精度要求高。当该器件工作在太赫兹波段时，上述问题尤为严重，工程实用性差。

发明内容

本申请的目的在于提供一种应用于高阶过模带状多注器件的输入/输出功率耦合装置，旨在解决现有技术中的高阶过模耦合器存在的结构复杂、加工困难的问题。

本申请实施例提供了一种应用于高阶过模带状多注器件的输入/输出功率耦合装置，所述输入/输出功率耦合装置包括：

第一端口；

矩形波导TE₁₀-TE_n0模式变换器，与所述第一端口连接，用于进行矩形波导TE₁₀-TE_n0的模式变换；

过模过渡波导，与所述矩形波导TE₁₀-TE_n0模式变换器连接，用于传输所述高阶模TE_n0；其中，n＝2^m,m为正整数；

倾斜分支波导，与所述过模过渡波导连接，用于传输所述高阶模TE_n0；

第三端口，用于注入或者收集带状多注；