【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微波，涉及一种扭转矩形波导的tm01-te11模式转换器。
技术介绍
1、高功率微波产生器件，如相对论反波管和虚阴极振荡器，它们输出的电磁波模式一般是低阶的、角向均匀分布的，如圆波导tm01模、te01模和同轴tem模等。这些模式虽然方便产生器件工作，但是在实际应用中并不理想。因为它们的电磁场从中心向外均匀发散，导致辐射效率低、能量分散、旁瓣电平高等问题。这些问题使得它们不适合加热等离子体或远距离传输等需要高效利用电磁能量的场景。
2、相比之下，实际应用中更常见的是圆波导te11模电磁波，它们具有能量集中的竖状波束，辐射效率高、传输距离远，并且可以直接用喇叭天线辐射。此外，在高功率微波领域，还有很多需要将微波源产生的tm01模转换为其他形式的波导和模式的情况。例如，在微波传输和耦合过程中，为了控制模式和提高功率，经常需要变换圆形和矩形波导，并且产生矩形te10模等；一些高功率微波辐射天线也需要用矩形te10模激励。
3、常见的高功率波导模式转换器虽然都能完成较高效率的电磁波模式变换，但是依然存在着带宽较窄、功率容量不够、体积较大、结构较复杂不易加工、耦合高次杂模较多等不同的缺点。
技术实现思路
1、针对现有的tm01-te10模式转换器工作带宽窄，杂模抑制低等缺点，提出一种扭转矩形波导的tm01-te11模式转换器，由于扭转矩形波导的信号180度相位扭转具有宽带特性，因此该tm01-te11模式转换器具有超宽带以及高效率的优点。
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3、所述输入段tm01-te10结构是标准的圆波导，输入段tm01-te10结构输出端是由四个弧形面组成的圆形，四个弧形面与圆弧到矩形波导过渡段连接。圆弧到矩形过渡段的两个相邻输出端口连接矩形波导，另外两个相邻的输出端口连接180度扭转矩形波导段，矩形波导和180度扭转矩形波导段长度一致。将矩形波导和180度扭转矩形波导段的四个输出端口分别连接弯折波导段的四个输入端口。弯折波导段的四个输出端口两两相对，将弯折波导段的四个输出端口延长至相交，在相交处连接合成输出段输出。
4、进一步的，所述输入段tm01-te10结构输出端向内设置一个金属圆台，在圆台底部圆心位置插入十字金属插板。
5、进一步的，弯折波导段由顺序连接的一个向外弯曲的90度弯折波导和两个向内弯曲的90度弯折波导构成，所述三个90度弯折波导两两之间通过一个直波导连接。所述三个90度弯折波导尺寸相同。
6、进一步的，所述合成输出段由顺序连接的合成段、半径扩大段和输出段构成，合成段是一个四路合成器，合成段的4个输入端为弯折波导段输出端的延长，在合成段和弯折波导段输出端延长的相交中心处设置一个金属匹配块，输出端为圆波导。
7、进一步的，合成段半径小于合成段内传输的te11模式的截止波长，合成段半径经半径扩大段扩大与输出段一致，输出段半径与输入段tm01-te10结构半径一致，实现模式转换器输入输出圆波导尺寸一致。
8、本申请的优点或有益效果：
9、本专利技术提出一种新型结构的tm01-te11模式转换器。该模式转换器利用扭转的矩形波导改变电磁波极化方向，使得弯折波导段的四个输出端口的电磁波极化方向满足te11模式合成条件。同时矩形波导具有在工作频率范围内的单一传播，模式纯度高、杂模抑制度高、具有更好的隔离度等优点；并且利用扭转波导和弯折波导段使输入输出端口共轴，更好的应用于高功率微波传输与发射领域。
10、将扭转矩形波导引入到模式转换器的设计中，为模式转换器中常见的模式转换效率低、对高次模式抑制低、工作带宽较窄等问题提供一种解决思路；同时该结构设计简单，加工与装配难度低。该模式转换器具有转换效率高，相对带宽大等优点，针对不同的工作频率，相较于传统的三弯型模式转换器，该模式转换器设计简单、易操作等优点。
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1.一种扭转矩形波导的TM01-TE11模式转换器，其特征在于，包括输入段TM01-TE10结构、圆弧到矩形波导过渡段、矩形波导和180度扭转矩形波导段、弯折波导段和合成输出段；
2.根据权利要求1所述的扭转矩形波导的TM01-TE11模式转换器，其特征在于，所述输入段TM01-TE10结构输出端向内设置一个金属圆台，在圆台底部圆心位置插入十字金属插板。
3.根据权利要求2所述的扭转矩形波导的TM01-TE11模式转换器，其特征在于，弯折波导段由顺序连接的一个向外弯曲的90度弯折波导和两个向内弯曲的90度弯折波导构成，所述三个90度弯折波导两两之间通过一个直波导连接；
4.根据权利要求3所述的扭转矩形波导的TM01-TE11模式转换器，其特征在于，所述合成输出段由顺序连接的合成段、半径扩大段和输出段构成，合成段是一个四路合成器，合成段的4个输入端为弯折波导段输出端的延长，在合成段和弯折波导段输出端延长的相交中心处设置一个金属匹配块，合成段的输出端为圆波导。
5.根据权利要求4所述的扭转矩形波导的TM01-TE11模式转换器，其特征在
...【技术特征摘要】
1.一种扭转矩形波导的tm01-te11模式转换器，其特征在于，包括输入段tm01-te10结构、圆弧到矩形波导过渡段、矩形波导和180度扭转矩形波导段、弯折波导段和合成输出段；
2.根据权利要求1所述的扭转矩形波导的tm01-te11模式转换器，其特征在于，所述输入段tm01-te10结构输出端向内设置一个金属圆台，在圆台底部圆心位置插入十字金属插板。
3.根据权利要求2所述的扭转矩形波导的tm01-te11模式转换器，其特征在于，弯折波导段由顺序连接的一个向外弯曲的90度弯折波导和两个向内弯曲的90度弯折波导构成，所述三个90度弯折波导两两之间通过一个直波...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴梦立，张忠海，项仪伟，李士民，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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