[发明专利]一种宽带低损耗的TE10-TE20模式转换器

说明书

本发明公开一种宽带低损耗的TE10‑TE20模式转换器，属于毫米波器件技术领域，包括长方体匹配结构，钉床结构，共下底面并依次连接的输入E面矩形波导、渐变波导和输出H面宽波导；模式转换器沿输出H面宽波导上底面被剖分为上腔体和下腔体；输入E面矩形波导被剖分为两半，分别位于上、下腔体；渐变波导包括分别位于上、下腔体的渐变减高波导和渐变拓宽波导；长方体匹配结构位于渐变拓宽波导下底面对称轴，与输出H面宽波导邻接；钉床结构设于渐变拓宽波导、输出H面宽波导的两侧，输入E面矩形波导与渐变拓宽波导的连接处外侧。本发明有效拓展模式转换的工作带宽，缩短路径长度，具有结构简单紧凑、易于组装、宽带工作和低损耗的优点。

技术领域

本发明属于毫米波器件技术领域，具体涉及一种宽带低损耗的TE10-TE20模式转换器。

背景技术

对于各种微波/毫米波波导系统，如低损耗传输系统、功率合成系统、大功率电子器件、微波加热系统和超高功率射频系统，通常需要激发所需波导模式，或将一种波导模式转换为另一种波导模式。其中，TE10-TE20模式转换器是一种重要的模式转换器，常被用作圆波导的高次模合成器和基于矩形波导的空间功率合成器。

在波导发展的早期，通过耦合孔和短路活塞实现TE10-TE20的模式转换，由于这些模式转换器利用了单模波导的TE102模式谐振，因此带宽很窄。对于锥形结构的TE10-TE20模式转换器，由于TE10模式需要平缓细长的结构才能高效转变为TE20模式，因此所需电路长度非常长。采用弯曲矩形波导和切角实现的TE10-TE20模式转换，尽管结构紧凑，但模式转换效率和工作带宽方面仍有改进的空间。还有输入输出波导垂直的模式转换器，由于其波导方向不在同一直线上，因而增加了制造装配难度。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种宽带低损耗的TE10-TE20模式转换器，拓展模式转换的工作带宽的同时，有效缩短模式转换电路长度，具有结构简单紧凑、易于组装、宽带工作和低损耗的优点。

本发明所采用的技术方案如下：

一种宽带低损耗的TE10-TE20模式转换器，其特征在于，包括共下底面并依次连接的输入E面矩形波导、渐变波导和输出H面宽波导，还包括长方体匹配结构和钉床结构；

所述TE10-TE20模式转换器为平面对称结构，沿着输出H面宽波导的上底面被剖分为上腔体和下腔体；

所述输入E面矩形波导被剖分为两半，分别位于上腔体和下腔体；

所述渐变波导包括位于上腔体的渐变减高波导，以及位于下腔体的渐变拓宽波导；

所述长方体匹配结构位于渐变拓宽波导的下底面对称轴上，并与输出H面宽波导邻接；

所述钉床结构设置于渐变拓宽波导、输出H面宽波导的两侧，以及输入E面矩形波导与渐变拓宽波导的连接处外侧。

进一步地，所述输入E面矩形波导为截面长宽比2:1的标准矩形波导；所述输出H面宽波导的截面长宽比为4:1。

进一步地，所述渐变减高波导的长度为1.5～1.7倍波长，两端的高度比为3:1；所述渐变拓宽波导的长度为1.2-1.8倍波长，两端的宽度比为1:4。

进一步地，所述长方体匹配结构的长度为渐变拓宽波导的长度的宽度为倍波长，高度为渐变拓宽波导的高度的

进一步地，所述钉床结构包括至少两排方钉，内排方钉与对应的波导壁对齐。

进一步地，所述钉床结构还设置在输入E面矩形波导两侧，与渐变拓宽波导的连接处距离波长位置处，包括至少一排方钉。

进一步地，所述方钉的高度和周期均为倍波长。

本发明所述宽带低损耗的TE10-TE20模式转换器的工作原理为：