一種毫米波寬帶平面鏡型的TE₀₁模Bend結構的製作方法

2023-06-05 19:29:06 2

專利名稱：一種毫米波寬帶平面鏡型的TE01模Bend結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及毫米波過模Bend (拐彎)技術領域，具體涉及一種毫米波寬帶平面鏡結構的TEtll模Bend。
背景技術：
TE01模毫米波傳輸系統的Bend結構具有低傳輸損耗特性，在通信、遙測及遙控等領域具有非常廣闊的應用前景。為了達到傳輸系統佔用空間小、模式純度和傳輸效率高的要求，研製一種TEtll模毫米波過模Bend結構具有非常重要的現實意義。目前國際上主要採用三種常見的實現形式，隔片型、過渡到方波導型和平面鏡型等，但是這三種方案均存在不同的缺陷，具體如下。隔片型的方案是將圓波導彎曲成90°，在圓波導的壁上加兩個異形的脊。這種方案加工難度大，需要製作模具，成本高。過渡到方波導型的Bend方案是將圓波導過渡到方波導，90°彎曲的方波導和方波導過渡到圓波導三部分進行組合，加工較為複雜，若分成幾部分進行加工，組合精度較難保證；若製作模具則成本較高。平面鏡型的Bend方案是由兩段對稱的模式變換段、兩段對稱的圓波導結構和準光學平面鏡部分組成。由於模式變換段採用的是直線過渡，準光學平面鏡部分採用的是在圓波導形式上加平面鏡的結構，工程上較容易實現，但不具有調節功能。

發明內容
為了解決TEtll模毫米波過模Bend結構複雜，加工困難，基本不具有調節功能等問題，本發明在原有的平面鏡結構的基礎上，對其準光學平面鏡部分的結構進行了調整，提供了一種毫米波寬帶平面鏡型的TEtll模徹11(1結構，可實現Bend在傳輸系統中佔用空間小、模式純度和傳輸效率高的技術指標。本發明具體通過以下技術方案實現
一種毫米波寬帶平面鏡型的TEtll模Bend結構，包括兩段對稱設置的模式變化段、兩段對稱設置的圓波導結構和準光學平面鏡部分，模式變換段的一端連接有法蘭，模式變換段的另一端連接圓波導結構的一端，圓波導結構的另一端連接準光學平面鏡部分，其特徵在於所述準光學平面鏡部分包括三稜柱結構的準光學平面鏡部分，三稜柱結構的準光學平面鏡部分的頂面和底面為兩個對稱的等腰三角形，兩個等腰三角形之間兩對對應的短邊分別位於三稜柱結構的兩個對稱的側面上，該兩個側面分別往三稜柱結構外延伸設置有圓柱體狀準光學平面鏡部分，通過圓柱體狀準光學平面鏡部分與圓波導結構連接；
兩個等腰三角形之間對應的斜邊位於三稜柱結構的另一側面上，該側面上設置有反射
^Mi ο當等腰三角形為等腰直角三角形時，兩個等腰直角三角形之間兩對對應的直角邊分別位於三稜柱結構準光學兩個對稱的側面上，該兩個側面分別往三稜柱結構外延伸設置有圓柱體狀準光學平面鏡部分，通過圓柱體狀準光學平面鏡部分與圓波導結構連接。所述兩段圓柱體狀準光學平面鏡部分以三稜柱結構的準光學平面鏡部分為中心對稱。所述三稜柱結構的準光學平面鏡部分的頂面和底面均設置有金屬蓋。這樣便於加工和安裝。進一步的，所述平面鏡採用可拆卸的機械結構方式，即三稜柱結構的準光學平面鏡部分和兩段圓柱體狀準光學平面鏡部分之間為機械連接方式，可以是鉚接、焊接等，這樣可以改變圓柱體狀準光學平面鏡部分的長度。所述反射鏡與三稜柱結構的準光學平面鏡部分之間為機械的可拆卸連接方式，這樣就能夠較容易的通過變換不同高度的反射鏡來改變反射鏡的深度。本發明的有益效果如下
本發明將平面鏡Bend的準光學平面鏡部分由圓波導平面鏡轉變為矩形波導形式，用簡單有效的方式實現了功率的高效反射；在反射鏡部分採取了可調的機械結構，能夠對傳輸的效率進行有效調節；實現了高模式純度和高效率的功率傳輸。該方案具有成本低、易加工、易調諧、效率高、環境適應性好等優點。


圖1是本發明的一種實施方式的結構示意圖
圖2是本發明三稜柱結構的準光學平面鏡部分的一種實施方式的結構示意3是本發明的一具體實施例的傳輸係數測試結果示意圖
其中，附圖標記為1-2法蘭，3-4模式變化段，5-6圓波導結構，7準光學平面鏡部分， 8金屬蓋，9反射鏡。
具體實施例方式下面結合實施例和附圖對本發明作進一步的詳細描述，但是本發明的實施方法和要求保護的範圍並不局限於此。一種毫米波寬帶平面鏡型的TEtll模Bend結構，包括兩段對稱設置的模式變化段、 兩段對稱設置的圓波導結構和準光學平面鏡部分，模式變換段3、4的一端分別連接有法蘭 1、2，模式變換段3、4的另一端分別連接圓波導結構5、6的一端，圓波導結構5、6的另一端分別連接準光學平面鏡部分7，所述準光學平面鏡部分7包括三稜柱結構的準光學平面鏡部分，三稜柱結構的準光學平面鏡部分的頂面和底面為兩個對稱的等腰三角形，兩個等腰三角形之間兩對對應的短邊分別位於三稜柱結構的兩個對稱的側面上，該兩個側面分別往三稜柱結構外延伸設置有圓柱體狀準光學平面鏡部分，通過圓柱體狀準光學平面鏡部分與圓波導結構5、6連接；
兩個等腰三角形之間對應的斜邊位於三稜柱結構的另一側面上，該側面上設置有反射鏡9。特別地，如圖1-2所示，當等腰三角形為等腰直角三角形時，兩個等腰直角三角形之間兩對對應的直角邊分別位於三稜柱結構準光學兩個對稱的側面上，該兩個側面分別往三稜柱結構外延伸設置有圓柱體狀準光學平面鏡部分，通過圓柱體狀準光學平面鏡部分與圓波導結構5、6連接。所述兩段圓柱體狀準光學平面鏡部分始終以三稜柱結構的準光學平面鏡部分為中心對稱，特別以兩個等腰三角形的頂點之間的稜線對稱。所述三稜柱結構的準光學平面鏡部分的頂面和底面均設置有金屬蓋8。進一步的，所述平面鏡採用可拆卸的機械結構方式，即三稜柱結構的準光學平面鏡部分和兩段圓柱體狀準光學平面鏡部分之間為機械連接方式，可以是鉚接，這樣可以改變圓柱體狀準光學平面鏡部分的長度。所述反射鏡9與三稜柱結構的準光學平面鏡部分之間為機械的可拆卸連接方式。 這樣就能夠較容易的改變反射鏡的深度。具體地，如圖1所示的結構工作時，TE01模能量從一個法蘭埠 1饋入，依次經過模式變換段變換段3、圓波導結構5、圓柱體狀的準光學平面鏡部分7、三稜柱結構的準光學平面鏡部分，經反射鏡9反射後，再經過與前面對稱的圓柱體狀的準光學平面鏡部分7、圓波導結構6、模式變換段變換段4、從另一個法蘭埠 2傳出。如圖3所示，在實驗室對其傳輸特性進行了測試在3. 3%的相對帶寬內，實現了小於等於0. IdB的低損耗Bend設計，而在5. 2%的相對帶寬內插損也僅為0. 2dB。最後需要說明的是，以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對於本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種毫米波寬帶平面鏡型的TEtll模Bend結構，包括兩段對稱設置的模式變化段、兩段對稱設置的圓波導結構和準光學平面鏡部分，模式變換段的一端連接有法蘭，模式變換段的另一端連接圓波導結構的一端，圓波導結構的另一端連接準光學平面鏡部分，其特徵在於所述準光學平面鏡部分包括三稜柱結構的準光學平面鏡部分，三稜柱結構的準光學平面鏡部分的頂面和底面為兩個對稱的等腰三角形，兩個等腰三角形之間兩對對應的短邊分別位於三稜柱結構的兩個對稱的側面上，該兩個側面分別往三稜柱結構外延伸設置有圓柱體狀準光學平面鏡部分，通過圓柱體狀準光學平面鏡部分與圓波導結構連接；兩個等腰三角形之間對應的斜邊位於三稜柱結構的另一側面上，該側面上設置有反射^Mi ο
2.根據權利要求1所述的TEtll模Bend結構，其特徵在於當等腰三角形為等腰直角三角形時，兩個等腰直角三角形之間兩對對應的直角邊分別位於三稜柱結構準光學兩個對稱的側面上，該兩個側面分別往三稜柱結構外延伸設置有圓柱體狀準光學平面鏡部分，通過圓柱體狀準光學平面鏡部分與圓波導結構連接。
3.根據權利要求1或2所述的TEtll模Bend結構，其特徵在於所述三稜柱結構的準光學平面鏡部分的頂面和底面均設置有金屬蓋。
4.根據權利要求3所述的TEtll模Bend結構，其特徵在於所述三稜柱結構的準光學平面鏡部分和兩段圓柱體狀準光學平面鏡部分之間為機械的可拆卸連接方式。
5.根據權利要求3所述的TEtll模Bend結構，其特徵在於所述反射鏡與三稜柱結構的準光學平面鏡部分之間為機械的可拆卸連接方式。
全文摘要
本發明公開了一種毫米波寬帶平面鏡型的TE01模Bend結構，包括兩段對稱的模式變換段、兩段對稱的圓波導結構和準光學平面鏡部分，準光學平面鏡部分包括了三稜柱結構部分和兩段以三稜柱結構部分對稱的圓柱體狀部分，TE01模能量從一個法蘭埠饋入，依次經過模式變換段、圓波導、準光學平面鏡部分，然後經反射鏡後通過與前面對稱的圓波導、模式變換段、從另一個法蘭埠傳出；本發明將平面鏡Bend的準光學平面鏡部分為方波導形式，用簡單有效的方式實現了功率的高效反射；在反射鏡部分採取可調的機械結構，能對傳輸的效率進行有效調節；實現了高模式純度和高效率的功率傳輸，具有成本低、易加工、易調諧、效率高、環境適應性好等優點。
文檔編號H01P1/02GK102324596SQ20111015397
公開日2012年1月18日 申請日期2011年6月9日 優先權日2011年6月9日
發明者任冬梅, 唐先發, 崔奉雲, 莊馗, 張文濤, 李林翠, 李相森, 王勤, 赫英毅, 趙鵬, 陳琦 申請人:中國工程物理研究院電子工程研究所