一种检验“flower-petal”模式转换器中圆波导TE制造技术

本发明专利技术提供了一种检验“flower‑petal”模式转换器圆波导中TE

A test of circular waveguide te in \flower petal\ mode converter

The invention provides a test method for TE in circular waveguide of \flower \u2011 petal\ mode converter

【技术实现步骤摘要】
一种检验“flower-petal”模式转换器中圆波导TE01模式纯度的方法
本专利技术属于微波
，具体涉及一种检验“flower-petal”模式转换器中圆波导TE01模式纯度的方法。
技术介绍
储能切换法脉冲压缩技术是一种能获得高功率增益的微波脉冲压缩方法，其中储能谐振腔的固有品质因数Q0对系统功率增益起决定性作用。由于圆波导TE01模功率损耗较小，工作在TE01n模的圆柱储能腔具有非常高的品质因数，已被用于储能切换法脉冲压缩装置中。而通常情况下大功率速调管的输出模式为矩形波导TE10模，因此，矩形波导TE10-圆波导TE01模式转换器成为了必不可少的关键性器件。“flower-petal”模式转换器具有尺寸小、结构紧凑和功率容量较高的优点，而被用于储能切换法脉冲压缩装置中。“flower-petal”模式转换器的结构示意图如图1所示，其主要工作原理为首先在矩形波导H面中线位置插入一个尖劈，将输入的TE10模功率等分至两个具有相同横截面的矩形波导中，再通过在两矩形波导H面开四个耦合缝与圆波导实现耦合，由于耦合缝的位置和尺寸选择满足圆波导TE01模的强激励条件，矩形波导TE10模将高效地转化为圆波导TE01模。在测量“flower-petal”模式转换器的矩形波导TE10-圆波导TE01模功率转换效率时，通常采用“背靠背”的测试方法，即把两个模式转换器的圆波导端对接，一个模式转换器的矩形波导端作为输入端，另一个模式转换器的矩形波导端作为输出端，通过测量两对接模式转换器的S参数，再计算出单个模式转换器的S参数。采用这种方法测得的TE01模转换效率的可靠性是以圆波导TE01模式纯度接近于1为前提的。然而目前还没有用于判断“flower-petal”模式转换器中圆波导TE01模式纯度的方法，实验中通常假定圆波导中TE01模功率远远大于其他模式。而事实上，这种假定不够严谨，因为“flower-petal”模式转换器的电性能对缝尺寸和短路面位置比较敏感，结构对称性的好坏和实际加工中的误差将会在圆波导中激励起除TE01模以外的其他模式，影响模式纯度。现有技术中尚未见相关的检测方法和检测手段可以快速的获取圆波导中TE01模的纯度，迫切的需要一种方法能够快速检测“flower-petal”模式转换器中圆波导TE01模式纯度，以提升实验数据的可靠性和指导模式转换器结构的优化改进设计。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决检验“flower-petal”模式转换器圆波导中TE01模的模式纯度的技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种检验“flower-petal”模式转换器圆波导中TE01模式纯度的方法，技术方案如下：步骤一、选取两个工作于同一频点且相似性较好的“flower-petal”模式转换器；步骤二、将两个“flower-petal”模式转换器的圆波导法兰对接，再将两个矩形波导端口分别作为输入和输出端口，利用矢量网络分析仪测量得到对接后的模式转换器的散射参量；步骤三、在圆波导中沿径向均匀放置n片薄金属片(3≤n≤7)，薄金属片应与耦合缝之间保持不少于半个波导波长的距离，并利用发泡塑料固定薄金属片；进一步地，薄金属片可以选择5片；进一步地，所述的发泡材料可以选择聚氨酯泡沫塑料；步骤四、测量模式转换器加薄金属片后入的散射参量；步骤五、对比步骤一和步骤四所得的散射参量的模值大小，即可检验得到圆波导中TE01模的模式纯度。本专利技术的有益效果(1)本专利技术提出了一种用于检验“flower-petal”模式转换器圆波导内TE01模式纯度的方法，该方法简单易实施，可快速检验TE01模的纯度；(2)在测量模式转换器的功率转换效率实验中，该方法对于验证实验数据的可靠性具有重要意义；(3)该方法对于判断“flower-petal”模式转换器性能的好坏及指导模式转换器结构的优化改进设计具有重要意义。附图说明图1为本专利技术实现过程的流程图图2为“flower-petal”模式转换器立体视图；图3为加入薄金属片后圆波导内TE01模电场分布。其中，1-矩形波导安装法兰，2-矩形波导，3-尖劈，4-耦合缝，5-圆波导，6-圆波导安装法兰具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。本专利技术的实现过程如附图1所示。下面依据该流程图示，详细的阐述本专利技术的实现过程。附图2是本专利技术所使用的“flower-petal”模式转换器的立体视图，其结构是现有技术，此处不再赘述。基于“flower-petal”模式转换器的工作特性，其中的圆波导段能够在带宽内保证TE01模处于传播状态，TM21模处于截止状态。此情况下，在圆波导中可以传播10种模式，它们分别是TE11、TM01、TE21、TE01、TM11、TE31及TE11、TE21、TM11、TE31它们的极化，其中，TM01、TE01模式角向对称，不存在极化简并模式。选取两个工作于同一频点且相似性较好的“flower-petal”模式转换器。将两个“flower-petal”模式转换器的圆波导法兰对接，再将两个矩形波导端口分别作为输入和输出端口，利用矢量网络分析仪测量得到对接后的模式转换器的散射参量。利用圆波导中TE01模的电场沿圆周方向而无径向电场的特点，在圆波导中沿径向均匀放置n片薄金属片(3≤n≤7)。这里选择合适的金属薄片的数量，薄金属片数量过少时，杂模衰减量小，难以滤除；数量过多时，对TE01模的影响会变大。本专利技术以放置5片金属薄片为例，能够取得较好的实验效果。如图3所示为加入5片薄金属片后圆波导内TE01模电场分布。薄金属片应与耦合缝之间保持不少于半个波长的距离，防止薄金属片对耦合缝的耦合过程产生较大影响。由于导体垂直于电力线，因此薄金属片的加入对圆波导TE01模的传输影响非常小；而对于圆波导中其他可能存在的传输模式，由于其存在与金属片导体平行的径向电场分量，将在导体中引起感应电流，径向薄金属片的加入会使这些模式产生较大衰减。利用发泡塑料(如聚氨酯泡沫塑料)固定薄金属片。由于这类发泡塑料的介电常数接近于1，且损耗很小，可认为它的加入对微波传输无影响。将两个模式转换器的圆波导法兰对接，再次利用矢量网络分析仪测量得到对接后的模式转换器的散射参量。通过对比加入薄金属片前后散射参量的模值大小，可以快速检验得到圆波导中TE01模的模式纯度。下面给出本专利技术的一个具体的实施例：首先选取两个工作于2.856GHz且相似性较好的“flower-petal”模式转换器，将两个“flower-petal”模式转换器的圆波导法兰对接，再将两个矩形波导端口分别作为输入和输出端口，利用矢量网络分析仪测量得到对接后的模式转换器的散射参量S21。在两个模式转换器的圆波导中放置聚氨酯泡沫塑料，其介电常数接近于1，且损耗很小，可以忽略它对微波传输的影响。在聚氨酯泡沫塑料中沿圆波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检验“flower-petal”模式转换器中圆波导TE

【技术特征摘要】
1.一种检验“flower-petal”模式转换器中圆波导TE01模式纯度的方法，其特征在于如下步骤：
步骤一、选取两个工作于同一频点且相似性较好的“flower-petal”模式转换器；
步骤二、将两个“flower-petal”模式转换器的圆波导法兰对接，再将两个矩形波导端口分别作为输入和输出端口，利用矢量网络分析仪测量得到对接后的模式转换器的散射参量；
步骤三、在圆波导中沿径向均匀放置n片薄金属片(3≤n≤7)，薄金属片应与耦合缝之间保持不少于半个波导波长的距离，并利用发泡塑料固定薄...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁辉，白维达，熊正锋，江涛，蒋自力，黄惠军，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三六六零部队，
类型：发明
国别省市：新疆;65