[发明专利]一种高功率TM11-TE10微波模式转换器

摘要

本发明公开了一种高功率微波矩形波导TM11-TE10模式转换器。目的是提供一种将矩形波导TM11模式微波直接转换为矩形波导TE10模式微波的模式转换器。本发明由一个矩形波导，一个隔断插板，N块相移插板，N块补偿插板组成。隔断插板是一块一端带有尖劈结构的金属板，沿轴向用插槽的方式固定于矩形波导窄边的垂直中间位置，与矩形波导的宽边平行；相移插板垂直于矩形波导宽边均匀固定于隔断插板上表面，补偿插板垂直于矩形波导宽边均匀固定于隔断插板下表面。本发明可以实现模式转换，没有矩-圆变换等过渡结构，结构简单，加工成本低，结构紧凑，转换效率高，通频带宽。

主权项

一种高功率微波TM11‑TE10模式转换器，其特征在于高功率微波TM11‑TE10模式转换器由一个矩形波导（1），一个隔断插板（2），N块相移插板（3），N块补偿插板（4）组成：矩形波导（1）横截面宽度为a、高度为b，a等于与高功率微波TM11‑TE10模式转换器相连的上游器件输出口的横截面宽度，b等于与高功率微波TM11‑TE10模式转换器相连的上游器件输出口的横截面高度；隔断插板（2）是一块一端带有尖劈结构的金属板，沿轴向用插槽的方式固定于矩形波导（1）窄边11的垂直中间位置，并与矩形波导（1）的宽边12平行；隔断插板（2）的宽度等于a，高度$t1=b-\frac{2b}{\mathrm{\π}}\sqrt{1-{\left(\frac{\mathrm{\λ}}{2a}\right)}^2-{\left(\frac{\mathrm{\λ}}{2b}\right)}^2}\·\sqrt{1-{\left(\frac{\mathrm{\λ}}{2a}\right)}^2},$式中λ为输入TM11模式微波的波长；隔断插板（2）尖劈段轴向长度L22取TE10模式波导波长(λ_g)₁₀的一半，即，$L22=\frac{1}{2}{\left({\mathrm{\λ}}_g\right)}_{10}=\frac{\mathrm{\λ}}{2\sqrt{1-{\left(\frac{\mathrm{\λ}}{2a}\right)}^2}};$相移插板（3）是一种金属平板，共有N块，N满足$\frac{a-\mathrm{\λ}}{\mathrm{\λ}+t2}\<N\<\frac{2a-\mathrm{\λ}}{\mathrm{\λ}+2\·t2};$相移插板（3）采用插槽的方式垂直于矩形波导（1）宽边12均匀固定于隔断插板（2）上表面，与矩形波导（1）的窄边11平行；相邻两块相移插板（3）的间距$a1=\frac{a-N\·t2}{N+1},$式中t2是相移插板（3）的宽度，要求$t2\<\frac{1}{10}\mathrm{\λ};$相移插板（3）的高度$d=\frac{b}{\mathrm{\π}}\sqrt{1-{\left(\frac{\mathrm{\λ}}{2a}\right)}^2-{\left(\frac{\mathrm{\λ}}{2b}\right)}^2}\·\sqrt{1-{\left(\frac{\mathrm{\λ}}{2a}\right)}^2};$补偿插板（4）也是一种金属平板，共有N块，采用插槽的方式垂直于矩形波导（1）宽边12均匀固定于隔断插板（2）下表面，与矩形波导（1）的窄边11平行；补偿插板（4）的宽度等于相移插板（3）的宽度t2、高度等于相移插板（3）的高度d、相邻两块补偿插板（4）的间距等于相邻两块相移插板（3）的间距a1；补偿插板（4）的轴向长度L4满足$\frac{1}{10}\mathrm{\λ}\<L4\<\mathrm{\λ};$相移插板（3）的轴向长度L3满足$L3=L4+\frac{1}{(\sqrt{{\left(\frac{2}{\mathrm{\λ}}\right)}^2-{\left(\frac{1}{a}\right)}^2}-\sqrt{{\left(\frac{2}{\mathrm{\λ}}\right)}^2-{\left(\frac{1}{a1}\right)}^2})};$隔断插板（2）平板段轴向长度L21等于相移插板（3）的轴向长度L3；隔断插板（2）的轴向长度L2等于平板段轴向长度L21和尖劈段轴向长度L22之和；矩形波导（1）轴向长度L1大于隔断插板（2）的轴向长度L2，即L1>L2。