【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微波，具体涉及一种高次模抑制过渡。
技术介绍
1、随着雷达、卫星通信等领域的快速发展，对微波射频信号的功率要求日益提高。矩形波导作为微波射频信号常用的传输线，具有插入损耗小、功率容量高的优势，因此被广泛应用。
2、矩形波导作为单导体结构，其中可能存在的场有无限多个模式，具体为temn模或tmmn模，其中m和n为非负整数，且对te模它们不能同时为零，而对tm模，它们不能为零。场分布在纵向上是行波，简谐变化。在横向上，由于波导是两边短路的，因此波在横向上形成的是驻波，m、n分别表示场在波导宽边和窄边分布有m个和n个半驻波，且在场零点两侧的场是反向的。例如te10模式的电场分布为宽边有1个半驻波，te20模式的电场分布为宽边有2个半驻波，如图1所示，同时还给出了te30和te40的电场，波导外的电场表示与图示波导内电场方向相反的波导内的场；同一个模式在零点左右的场强相反，且每个半驻波的幅度相等。
3、在矩形波导中，不同的模式截止波长不同，截止波长可由
4、
5、计算得到，可见截止波长与波导的宽边尺寸a和窄边尺寸b有关，而te10、te20、te30的截止波长分别为2a、a、2a/3。对每个模式，当工作波长λ＜λc时，该模式可以传输，称为传输模；当工作波长λ＞λc时，场在矩形波导中为衰减场，该模式不能传输，称为截止模。
6、在微波频段波导的应用当中，为了进一步降低波导的传输损耗，提高传输功率，常采用过模波导。过模波导是一种过尺寸波导，能同时传输多个模式。此外，过模
7、高次模抑制过渡是一种应用在微波毫米波系统的微波无源部件，用于在两段不同的传输线连接时，仅激励主模，将其他不需要、难以应用的高次模抑制。举例而言，在过模波导应用中，高次模会导致主模能量衰减，波导性能恶化，而实际应用场景下端口通常是标准波导尺寸，因此在标准波导与过模波导连接时，需要高次模抑制过渡在过模波导中仅激励需要的模式；在利用矢量网络分析仪测试诸如谐波滤波器等过模波导部件时，若不采用高次模抑制过渡，被激励起的高次模也会影响测试效果。
8、为了在激励矩形过模波导时，实现过模波导中高次模的良好抑制，保证过模部件正常工作，郭倩公开了一种斜劈式过渡，(郭倩，小型化宽阻带波导滤波器的研究，四川：电子科技大学，2020)，通过一段较长的线性斜劈式过渡波导实现对te30等高次模式的抑制。其原理是通过斜劈式的渐变结构，减小不连续性进而减小激励的高次模。理论上讲，其并不能完全抑制高次模，只是把高次模能量控制在较小范围内；对高次模的抑制越高，斜劈结构尺寸越长，尤其是工作频率低时，斜劈结构很长，加工难度和成本大大增加，实际中难以应用。童帆等人公开了一种模式过渡器和裂缝式模式滤波器级联的过渡(童帆、刘长军，一种基于过模波导的高功率8mm微波传输系统，太赫兹科学与电子信息学报，2014(3)：416-419)，模式过渡器将标准波导过渡至过模波导尺寸，尽可能地减少主模到高次模的耦合，模式滤波器在波导壁上开缝切割高次模式的电流，进而抑制产生的偶次tem0模式和temn、tmmn模式。但该结构仅适用于一定尺寸下的过模波导，当过模波导尺寸进一步增大，te30等高次模可以传输时，该结构无法针对奇次模实现有效抑制。总之，现有的矩形波导高次模抑制过渡无法对te30等高次模式实现抑制，或可以实现抑制但存在尺寸较长、抑制度不够的问题，因此开展新型矩形单模波导与矩形过模波导之间的高次模抑制过渡具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种基于两路等功率激励奇对称电场的矩形单模波导与矩形过模波导之间的高次模抑制过渡，在实现高抑制度时还具有小型化、轻量化和低成本的优势。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种基于两路等功率激励奇对称电场的矩形单模波导与矩形过模波导之间的高次模抑制过渡，包括矩形波导功分器、矩形连接波导和矩形过模波导；所述矩形波导功分器为一分二等功率波导功分器；所述矩形连接波导包括矩形连接波导ⅰ和矩形连接波导ⅱ，它们将矩形波导功分器的两路输出与矩形过模波导连接起来。
3、进一步的，所述矩形波导功分器的输入端口和输出端口宽边大于二分之一工作波长且小于工作波长，仅传输te10模；矩形连接波导ⅰ与矩形连接波导ⅱ的宽边也大于二分之一工作波长且小于工作波长，也仅传输te10模，且输出信号等幅同相；矩形过模波导的宽边大于工作波长，能传输te10和te20模，甚至更高的te30和te40模式；这些模式的极化方向相同。
4、进一步的，所述矩形连接波导ⅰ和矩形连接波导ⅱ的输出宽边中心分别位于矩形过模波导宽边1/3和宽边2/3位置，其输出都对应于矩形过模波导中te30模电场奇对称处，实现对矩形过模波导中te30模的抑制；同时矩形连接波导ⅰ和矩形连接波导ⅱ对应的矩形过模波导中tek0模(k为大于等于2的偶数)的电场相互间也是奇对称的，实现了对矩形过模波导中tek0模(k为大于等于2的偶数)的抑制。
5、本专利技术技术方案的原理是：波导功分器为一分二功分器，输入端口和输出端口仅传输te10模，当单模波导激励波导功分器输入端口时，整个功分器输出两路te10模信号；矩形连接波导将该两路信号传输至矩形过模波导，且其两路等幅同相；控制矩形连接波导两输出端口之间的距离，使矩形连接波导ⅰ和矩形连接波导ⅱ的输出宽边中心分别位于矩形过模波导宽边1/3和宽边2/3位置。矩形连接波导ⅰ和矩形连接波导ⅱ激励处位于矩形过模波导te30模电场奇对称处，此时无论是矩形连接波导ⅰ还是矩形连接波导ⅱ，由于各自激励场与矩形过模波导中te30模式的场具有相反的对称性质，te30模不被激励。另外，虽然矩形连接波导ⅰ和矩形连接波导ⅱ都能独自在对应的矩形过模波导中激励tek0模(k为大于等于2的偶数)，但因为两者传输的功率相等且相位相同，激励的位置关于矩形过模波导中心对称，因而它们激励的场大小相等方向相反，呈现奇对称特性而相互抵消，整体上tek0模(k为大于等于2的偶数)也不能激励。本专利技术正是通过控制两路等功率激励场与要抑制模式的场具有奇对称性质，实现对te30模和tek0(k为大于等于2的偶数)模式的抑制，其中任一路都不能激励起te30模，而tek0模是通过两路激励的tek0模相互抵消实现的模式抑制。
6、本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
7、1、本专利技术从激励场与抑制模式场具有相反的对称性质出发，通过控制激励场的位置和幅相实现对te30模的抑制，解决了传统过渡不能有效抑制te30模式的问题。同时，本专利技术采用两路等功率激励，在实现抑制te30模式的同时一并实现对tek0(k为大于等于2的偶数)本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于两路等功率激励奇对称电场的矩形单模波导与矩形过模波导之间的高次模抑制过渡，包括矩形波导功分器(1)、矩形连接波导(2)和矩形过模波导(3)，其特征在于：所述矩形波导功分器(1)为一分二等功率波导功分器；矩形连接波导(2)包括矩形连接波导Ⅰ(21)和矩形连接波导Ⅱ(22)，它们将矩形波导功分器(1)的两路输出与矩形过模波导(3)连接起来。
2.根据权利要求1所述的基于两路等功率激励奇对称电场的矩形单模波导与矩形过模波导之间的高次模抑制过渡，其特征在于：所述矩形波导功分器(1)的输入端口和输出端口宽边大于二分之一工作波长且小于工作波长，仅传输TE10模；矩形连接波导Ⅰ(21)与矩形连接波导Ⅱ(22)的宽边大于二分之一工作波长且小于工作波长，也仅传输TE10模，且输出信号等幅同相；矩形过模波导(3)的宽边大于工作波长，能传输TE10和TE20模，甚至更高的模式；矩形波导功分器(1)和矩形连接波导(2)中的TE10模，以及矩形过模波导(3)中的TE10、TE20模的极化方向相同。
3.根据权利要求1所述的基于两路等功率激励奇对称电场的矩形单模波导与矩形
...【技术特征摘要】
1.一种基于两路等功率激励奇对称电场的矩形单模波导与矩形过模波导之间的高次模抑制过渡，包括矩形波导功分器(1)、矩形连接波导(2)和矩形过模波导(3)，其特征在于：所述矩形波导功分器(1)为一分二等功率波导功分器；矩形连接波导(2)包括矩形连接波导ⅰ(21)和矩形连接波导ⅱ(22)，它们将矩形波导功分器(1)的两路输出与矩形过模波导(3)连接起来。
2.根据权利要求1所述的基于两路等功率激励奇对称电场的矩形单模波导与矩形过模波导之间的高次模抑制过渡，其特征在于：所述矩形波导功分器(1)的输入端口和输出端口宽边大于二分之一工作波长且小于工作波长，仅传输te10模；矩形连接波导ⅰ(21)与矩形连接波导ⅱ(22)的宽边大于二分之一工作波长且小于工作波长，也仅传输te10模，且输出信号等幅同相；矩形过模波导(3)的宽...
【专利技术属性】
技术研发人员：张永鸿，张琪瑞，张子航，郭巧彤，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。