[发明专利]一种高功率微波TE21-TM01模式转换器

摘要

本发明涉及高功率微波技术领域的过模波导模式转换器，尤其是一种工作在高功率水平的基于过模圆波导的TE21‑TM01模式转换器，由90°扇形金属环阵列、十字形金属板和过模圆波导组成，组成所述90°扇形金属环阵列的每个单元包括两个90°扇形金属环，两个90°扇形金属环紧贴过模圆波导内壁，角向间隔180°且关于过模圆波导轴线中心对称，每个单元的两个90°扇形金属环按照间隔周期P沿过模圆波导轴线方向周期性地排列过模圆波导内；本发明由于对称的两个扇形波导填充了周期性扇形金属环，形成慢波结构，可在较短的轴向长度内实现相位调节，从而使模式转换器总体长度减小，可以应用于过模波导TE21‑TM01模式转换系统中。

主权项

1.一种高功率微波TE21‑TM01模式转换器，其特征在于：所述模式转换器由90°扇形金属环阵列、十字形金属板和过模圆波导三部分组成，组成所述90°扇形金属环阵列的每个单元包括两个90°扇形金属环，两个90°扇形金属环紧贴过模圆波导内壁，在角向间隔180°且关于过模圆波导轴线中心对称，每个单元的两个90°扇形金属环按照一定的周期间隔P沿过模圆波导轴线方向周期性地排列在过模圆波导内；所述过模圆波导、90°扇形金属环和十字形金属板的结构尺寸满足以下条件：a.过模圆波导的半径R需满足TE21模式传输条件：λ＜2.06R    (1)其中λ为所需模式转换的高功率微波工作频率对应的自由空间工作波长；b.组成十字形金属板的两块金属板的厚度t均满足以下条件：t＜λ/20    (2)两块金属板的宽度w至少与过模圆波导直径相同，以便两块金属板可插入过模圆波导内，即两块金属板的宽度w应满足以下条件：w≥2R    (3)两块金属板长度l满足以下条件：l≈4.1λ且l≈(N‑1)P    (4)N为90°扇形金属环阵列单元的组数；需保证TE21模式电场极化方向与两块金属板的各个侧面垂直，两块金属板相交处的交叉线与过模圆波导的轴线重合；c.90°扇形金属环外半径与过模圆波导的半径R相同，90°扇形金属环内半径r满足以下条件：r≈R‑0.2λ    (5)各组90°扇形金属环阵列单元之间的周期间隔P满足：P≈0.2λ    (6)90°扇形金属环的厚度与两块金属板厚度t相同，需满足式(2)所列条件；十字金属板长度l与90°扇形金属环沿过模圆波导沿轴向排列的距离相同，满足式(4)所列条件。