CN109411851A - 一种三频段同轴内嵌圆波导蛇弯模式转换器 - Google Patents
一种三频段同轴内嵌圆波导蛇弯模式转换器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109411851A CN109411851A CN201810853004.2A CN201810853004A CN109411851A CN 109411851 A CN109411851 A CN 109411851A CN 201810853004 A CN201810853004 A CN 201810853004A CN 109411851 A CN109411851 A CN 109411851A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mode converter
- waveguide
- snake
- frequency ranges
- mode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/16—Auxiliary devices for mode selection, e.g. mode suppression or mode promotion; for mode conversion
Landscapes
- Waveguides (AREA)
- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
Abstract
本发明公开了一种三频段同轴内嵌圆波导蛇弯模式转换器,属于微波技术领域。该模式转换器为内导体为圆波导形式的蛇弯同轴波导结构,内外波导弯曲轴线相同,且外导体内侧沿轴线的横截面也相同。本发明基于耦合波理论,采取多频点迭代方法确定内外波导轴向弯曲曲线,最终实现可工作在X、Ku、Ka三个频段的模式转换器;具有转换效率高的优点,各个频段中心频率点处最大转换效率均在97%以上。适用于多波段高功率微波源输出,满足了对不同频段微波的应用需求。
Description
技术领域
本发明属微波技术领域,涉及一种三频段同轴内嵌圆波导微波蛇 弯模式转换器。
背景技术
目前,大多数高功率微波源的输出模式通常采用旋转对称模式 (如TEM、TM0n,TE0n模式),但此类模式轴向辐射呈不理想的空心 圆锥状,且旁瓣电平高、能量分散、增益低,不利于长距离传输,通 常利用模式转换器将其高效转换为具有轴向最大辐射的TE11模式。
随着高功率微波(HPM)技术在军事和民用方面的迅猛发展, 功率合成技术逐渐成为拓展HPM军事应用***空间攻防、超远距离 作战能力的重要技术手段,同时也是HPM***研制中的重要技术环 节。但是,单频段HPM器件受限于波导尺寸和模式竞争以及物理性 能和加工工艺的限制,其辐射功率存在上限,并且HPM在应用中需 要越来越高的辐射总能量和总功率,因此迫切需要开展HPM多路多 频段共口径输出技术的研究。而传统HPM多频功率合成链路中通常 采用多个发射机与天线装置,并通过多个单频模式转换链路进行传 输,导致加工成本高,整个***结构复杂,大大限制了实际可行性。 为了解决该问题,2012年张强等人在《ChinesePhysics Letters》期刊 的A Dual-Band Coaxial Waveguide ModeConverter for High-Power MicrowaveApplications提出了一种双频段同轴模式转换器,该模式转 换器在同轴外波导可实现L波段TEM-TE11的转换,利用同轴内波导 实现C波段TM01-TE11的转换。但是内外波导几何中心不在同一轴线 上,且输入输出端口不同轴,不利于在***中的集成。同时,该器件 仅能工作在频率较低的波段,无法满足更高频段应用的需求。对于三 频段以上的类似问题,未见讨论。
发明内容
鉴于以上技术背景存在的问题,本发明提出了一种可同时工作在 X、Ku、Ka三个频段的模式转换器,并且输入输出端口在同一轴线上, 对多路多频段共口径输出技术的研究具有重要的参考价值。
本发明采取的技术方案是:一种三频段同轴内嵌圆波导蛇弯模式 转换器,其特征在于:该模式转换器为内导体为圆波导形式的蛇弯同 轴波导结构,且内外波导弯曲轴线相同。
进一步地,所述三频段模式转换器内导体内、外侧,以及外导体 内侧横截面可为圆形、椭圆形、方形、菱形等形状。
本发明基于耦合波理论,采取多频点迭代方法确定内外波导轴向 弯曲曲线,最终实现可工作在X、Ku、Ka三个频段的模式转换器。
本发明与现有技术相比优点是:
1.适用于多波段高功率微波源输出,应用范围广,该模式转换器 可工作在三个不同的频段,满足了对不同频段微波的应用需求。
2.结构简单,紧凑性好,输入端和输出端在同一条轴线上,便于 在工程中应用,通过在同轴波导内嵌入弯曲程度相同的圆波导即可实 现三频段的模式转换,加工成本低。
3.转换效率高,各个频段中心频率点处最大转换效率均在97%以 上。
附图说明
图1为本发明实施例中三频段模式转换器侧视图与剖视图;
图2为本发明实施例中三频段模式转换器输入端口示意图;
图3为本发明实施例中外同轴波导输入输出场分布示意图;
图4为本发明实施例中内圆波导输入输出场分布示意图;
图5为本发明实施例中三频段模式转换器工作在8.5GHz时转换 效率;
图6为本发明实施例中三频段模式转换器工作在15GHz时转换效 率;
图7为本发明实施例中三频段模式转换器工作在35GHz时转换效 率。
具体实施方式
为了更好的说明本发明的目的、优点以及技术思路,以下结合具 体实施例,对本发明作进一步阐述。应当说明,以下给出的具体实例 仅仅起到详细解释说明本发明的作用,并不限定本发明。
本发明实施例的三频段同轴内嵌圆波导蛇弯模式转换器,可工作 在X、Ku、Ka波段,图1(a)为其整体结构示意图,该模式转换器 为内导体为圆波导形式的蛇弯同轴波导结构,图1(b)为其剖视图, 其内外波导弯曲轴线相同,外导体内侧沿轴线的横截面也相同。同轴 波导外导体1可实现在X波段和Ku波段的TEM-TE11的转换,圆波导 内导体2可实现在Ka波段的TM01-TE11的转换。
图2为本发明实施例的输入端口示意图,其中同轴波导外导体内 半径为27mm,圆波导形式内导体内半径为4mm,壁厚为3mm。波 导弯曲引起模式之间耦合系数的变化,从而引起模式之间的相互耦 合,常见耦合波方程组如下所示:
其中,z为波型传播方向,An为波导内传输的第n个模式幅值, βn为波导内传输的第n个模式的相位常数,Cmn为波导内传输的第m 个和第n个模式之间耦合系数。基于耦合波方程组分析各个模式之间 的耦合能力,采取多频点迭代方法同时分析三个频段的转换效率,选 取能实现三个频段中心频点处转换效率在97%以上的弯曲轴线,本实 施例中总长度为2.44m。
图4、图5分别为同轴波导与内嵌圆波导的输入输出模式场分布 图,其中实线为电场线,虚线为磁场线,输入模式为对称TM01(TEM), 输出模式场分布呈中间强两边弱且对称性良好,是典型的TE11模式。
为了进一步说明本发明的技术优势,图5展示了在X频段时的 TEM-TE11转换效率,其最大转换效率为98.49%,其中在 8.27GHz-8.73GHz的频率范围内,TEM-TE11模的转换效率大于90%; 图6展示了在Ku频段时的TEM-TE11转换效率,其最大转换效率为 97.73%,其中在14.68GHz-15.36GHz的频率范围内,TEM-TE11模的 转换效率大于90%;图7展示了在Ka频段时的TM01-TE11转换效率, 其最大转换效率为99.2%,其中在34.89GHz-35.14GHz的频率范围内, TM01-TE11模的转换效率大于90%。这表明,利用本发明设计方法可 以成功实现高转换效率的三频段模式转换器。
上述实例只为说明本发明的技术构思和特点,只用于对本发明进 行具体的描述,使熟悉该项技术的人士能够了解本发明的内容并据以 实施,并不能以此限制本发明的保护范围,凡根据本发明内容所做的 等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种三频段同轴内嵌圆波导蛇弯模式转换器,其特征在于:该模式转换器为内导体为圆波导形式的蛇弯同轴波导结构,且内外波导弯曲轴线相同。
2.如权利要求1所述的一种三频段同轴内嵌圆波导蛇弯模式转换器,其特征在于:所述模式转换器内导体内、外侧横截面为圆形、椭圆形、方形或菱形。
3.如权利要求1所述的一种三频段同轴内嵌圆波导蛇弯模式转换器,其特征在于:所述模式转换器外导体内侧横截面为圆形、椭圆形、方形或菱形。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810853004.2A CN109411851B (zh) | 2018-07-30 | 2018-07-30 | 一种三频段同轴内嵌圆波导蛇弯模式转换器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810853004.2A CN109411851B (zh) | 2018-07-30 | 2018-07-30 | 一种三频段同轴内嵌圆波导蛇弯模式转换器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109411851A true CN109411851A (zh) | 2019-03-01 |
CN109411851B CN109411851B (zh) | 2021-09-24 |
Family
ID=65464199
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810853004.2A Active CN109411851B (zh) | 2018-07-30 | 2018-07-30 | 一种三频段同轴内嵌圆波导蛇弯模式转换器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109411851B (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110048197A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-07-23 | 电子科技大学 | 一种双频段同轴内嵌圆波导插板式模式转换器 |
CN118040267A (zh) * | 2024-04-15 | 2024-05-14 | 电子科技大学 | 一种圆波导te02模式低损耗直角转向波导 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04137801A (ja) * | 1990-09-28 | 1992-05-12 | Toshiba Corp | モード変換器 |
US20090251233A1 (en) * | 2008-04-04 | 2009-10-08 | Mahon John P | Ortho-Mode Transducer for Coaxial Waveguide |
-
2018
- 2018-07-30 CN CN201810853004.2A patent/CN109411851B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04137801A (ja) * | 1990-09-28 | 1992-05-12 | Toshiba Corp | モード変換器 |
US20090251233A1 (en) * | 2008-04-04 | 2009-10-08 | Mahon John P | Ortho-Mode Transducer for Coaxial Waveguide |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
张强 等: ""具有同轴结构的高功率微波弯曲波导设计"", 《强激光与粒子束》 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110048197A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-07-23 | 电子科技大学 | 一种双频段同轴内嵌圆波导插板式模式转换器 |
CN118040267A (zh) * | 2024-04-15 | 2024-05-14 | 电子科技大学 | 一种圆波导te02模式低损耗直角转向波导 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109411851B (zh) | 2021-09-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102136634B (zh) | 一种Ku/Ka频段线圆极化一体化收发馈源天线 | |
CN107732400B (zh) | 一种毫米波宽带脊探针径向波导功率分配/合成器 | |
CN105304998B (zh) | 一种新型宽带径向曲线渐变脊空间功率分配/合成器 | |
CN103151620B (zh) | 高功率微波径向线缝隙阵列天线 | |
CN110289483B (zh) | 双频双圆极化导航测控天线馈源 | |
CN105024171B (zh) | 一种天线及其波纹喇叭馈源 | |
CN105161862B (zh) | 一种一体化六频段多用途复合馈源 | |
CN205081238U (zh) | 一种基于径向盘阻抗变换器的超宽带高增益天线 | |
Beukman et al. | A quadraxial feed for ultra-wide bandwidth quadruple-ridged flared horn antennas | |
CN109411851A (zh) | 一种三频段同轴内嵌圆波导蛇弯模式转换器 | |
CN104393388B (zh) | 太赫兹基片集成波导多路功分器 | |
CN103956551B (zh) | 高功率微波圆波导阶梯混合模式转换器 | |
CN109119764A (zh) | 一种双圆极化馈源天线 | |
CN210074167U (zh) | 毫米波高增益阵列天线 | |
CN108550511A (zh) | 一种双频双模回旋行波管输入耦合器 | |
CN210350106U (zh) | 一种应用于后馈式抛物面反射面天线的双频段馈源 | |
CN106207475B (zh) | 一种共口径复用的多波段全极化天线馈源装置 | |
CN205282628U (zh) | 一种多路高隔离度超宽带波导径向合成器 | |
CN204793177U (zh) | 双极化环天线 | |
CN109786970B (zh) | 一种X/Ka多频宽带多模馈源 | |
CN112615162B (zh) | 一种共口径三频多模喇叭天线 | |
CN110323522A (zh) | 一种基于H-T接头功分网络的TE10-TEn0的模式变换器 | |
CN113517526B (zh) | 一种用于w波段eio的多路空间功率合成结构 | |
CN213905606U (zh) | 一种双频段多模组合馈源喇叭 | |
CN210092312U (zh) | 一种多路十字叉耦合器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |