高功率過模同軸轉彎波導的製作方法

2023-12-02 21:54:36 3

高功率過模同軸轉彎波導的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種高功率過模同軸轉彎波導，主要解決了現有技術中存在的缺少一種結構簡單、適用性較高的高功率過模同軸轉彎波導，不能滿足技術發展需求的問題。該高功率過模同軸轉彎波導，包括依次相連的過模同軸波導、兩個180度輸入扇形波導、兩個180度扇形轉彎波導和兩個180度輸出扇形波導，且兩個180度輸入扇形波導與兩個180度扇形轉彎波導一對一相連，兩個180度扇形轉彎波導與兩個180度輸出扇形波導一對一相連。通過上述方案，本發明達到了反射小、損耗低、功率容量高且適用於高功率應用目的，具有很高的實用價值和推廣價值。
【專利說明】高功率過模同軸轉彎波導【技術領域】[0001]本發明涉及一種高功率微波【技術領域】的波導，具體地說，是涉及一種高功率過模同軸轉彎波導。
【背景技術】
[0002]隨著高功率微波技術的發展，高功率微波饋線技術日益受到人們的重視。過模同軸波導是高功率微波系統中的常用元件，許多高功率微波源的輸出口和高功率天線的輸入口採用過模同軸波導，且模式為旋轉對稱的TEM模。為了使過模同軸波導的TEM模能夠沿軸向轉彎傳輸，設計一種適用於高功率條件下的過模同軸轉彎波導具有實際意義。對於應用於高功率微波領域的轉彎波導而言，除了對傳統波導所要求的低損耗、低反射、高傳輸效率等技術性能進行研究外，還需具有較高的功率容量。
[0003]對於工作在過模條件下的同軸波導，當輸入的TEM模經過同軸波導轉彎後，由于波導轉彎產生的結構不均勻性將導致輸出模式發生變化，為了提高過模同軸轉彎波導的基模(TEM模)傳輸效率，保證輸入輸出模式的一致性，應在轉彎過程中儘量減小或抑制高階模的產生，現今，大都通過優化設計波導的轉彎半徑和同軸尺寸以獲得較高的基模傳輸效率。但在該轉彎方式下，對於某些應用場合無法實現無介質支撐，並且需要的波導轉彎半徑較大，例如中心頻率為4.0 GHz、轉彎角度為45度的過模同軸波導，在高階模式僅TEll模可傳輸的條件下，當轉彎半徑大於400 mm時,才能實現過模同軸波導TEM模傳輸效率大於95%,TEll模耦合係數小於0.05。也有研發人員提出一種高功率同軸轉彎波導，實現無介質支撐且轉彎半徑較小，但由於該轉彎波導只能工作於單模條件下，且內部結構較複雜限制了其功率容量；另外，採用該同軸轉彎波導的轉換方式只能實現90°的轉彎。
[0004]綜上所述，針對高功率應用條件下的過模同軸轉彎波導的研究和技術方案還不成熟，不能滿足實際需求。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在於提供一種高功率過模同軸轉彎波導，主要解決現有技術中存在的缺少一種結構簡單、適用性較高的高功率過模同軸轉彎波導，不能滿足技術發展需求的問題。
[0006]為了實現上述目的，本發明採用的技術方案如下:
高功率過模同軸轉彎波導，包括過模同軸波導、兩個180度輸入扇形波導、兩個180度扇形轉彎波導和兩個180度輸出扇形波導，所述兩個180度輸入扇形波導連接於過模同軸波導和兩個180度扇形轉彎波導之間，且兩個180度輸入扇形波導與兩個180度扇形轉彎波導一對一相連，所述180度扇形轉彎波導上與連接180度輸入扇形波導一端相對的另一端與180度輸出扇形波導相連,且兩個180度扇形轉彎波導與兩個180度輸出扇形波導一對一相連。
[0007]具體地說，所述180度輸入扇形波導、180度輸出扇形波導和180度扇形轉彎波導的波導邊界由內導體、外導體和嵌入內導體、外導體中的金屬平板圍合而成。
[0008]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
(I)本發明在過模同軸波導內部採用將同軸波導的模式變換為扇形波導模式後，再進行轉彎傳輸的方法，這樣的設置方法解決了過模同軸波導轉彎過程中產生高階模的問題；採用將同軸波導和扇形波導內導體固定在金屬板上的方式既解決了模式轉換和波導轉彎問題，也解決了內導體支撐問題，不需要引入任何介質套，進一步保證了過模同軸轉彎波導的功率容量，設計十分巧妙，且結構簡單，符合實際需求。
[0009](2)本發明採用的技術方案具有轉彎半徑小，結構簡單，轉彎角度靈活的特點，運用於高功率微波系統後，有助於實現其小型化和緊湊化，提高系統的實用化水平，十分適用。
【專利附圖】

【附圖說明】[0010]圖1為本發明的結構示意圖。
[0011]圖2為圖1的A-A剖面示意圖。
[0012]圖3為本發明的TEM模傳輸特性示意圖。
[0013]圖4為本發明的反射特性示意圖。
[0014]上述附圖中，附圖標記對應的部件名稱如下:
1-過模同軸波導，2-180度輸入扇形波導，3-兩個180度扇形轉彎波導，4-180度輸出扇形波導，5-輸出過模同軸波導,6-內導體,7-外導體,8-金屬平板。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明，本發明的實施方式包括但不限於下列實施例。
實施例
[0016]為了解決現有技術中存在的缺少一種結構簡單、適用性較高的高功率過模同軸轉彎波導，不能滿足技術發展需求的問題，如圖1-2所示，本發明公開了一種高功率過模同軸轉彎波導，包括過模同軸波導1，與過模同軸波導I相連的兩個180度輸入扇形波導2，實現轉彎功能的兩個180度扇形轉彎波導3，之後經過兩個180度輸出扇形波導4後合成為一路輸出過模同軸波導5，如此設置後，通過調整180度扇形波導的長度便可抵消同軸波導模式到兩個180度扇形波導模式轉換過程中引入的反射，實現裝置的整體匹配。
[0017]其中，180度輸入扇形波導、180度輸出扇形波導和180度扇形彎波導的波導邊界由內導體6、外導體7和它們之間的金屬平板8圍合而成，金屬平板嵌入到外導體和內導體中，同時起固定內導體和外導體相對位置的作用。
[0018]當微波工作頻率為4GHz，過模同軸波導內外導體半徑分別為12 mm和30 mm, 180度扇形輸入波導長度20mm,金屬平板厚2mm, 180度扇形彎波導轉彎半徑80mm,並實現裝置的45度轉彎時，如圖31所示，在3.85~4.2 GHz頻帶範圍內，本發明的TEM模傳輸效率大於95%，反射係數小於0.22 ;在中心頻率處，TEM模傳輸效率大於99%，反射係數約0.04 ；高階模式耦合係數較小，可以忽略，上述結果表明，本發明具有反射小，傳輸效率高的特性。
[0019]按照上述實施例，便可很好地實現本發明。
【權利要求】
1.高功率過模同軸轉彎波導，其特徵在於，包括過模同軸波導(I)、兩個180度輸入扇形波導(2)、兩個180度扇形轉彎波導(3)和兩個180度輸出扇形波導(4)，所述兩個180度輸入扇形波導(2)連接於過模同軸波導(I)和兩個180度扇形轉彎波導(3)之間，且兩個180度輸入扇形波導(2)與兩個180度扇形轉彎波導(3)—對一相連，所述180度扇形轉彎波導(3)與連接180度輸入扇形波導(2) —端相對的另一端與180度輸出扇形波導(4)相連，且兩個180度扇形轉彎波導(3)與兩個180度輸出扇形波導(4) 一對一相連。
2.根據權利要求1所述的高功率過模同軸轉彎波導，其特徵在於，所述180度輸入扇形波導(2)、180度輸出扇形波導(4)和180度扇形轉彎波導(3)的波導邊界由內導體(6)、外導體(7)和嵌入內導體(6)、外導體(7)中的金屬平板(8)圍合而成。
【文檔編號】H01P1/02GK103531867SQ201310510158
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月25日 優先權日:2013年10月25日
【發明者】張健穹, 劉慶想, 李相強, 王邦繼, 張政權, 王慶峰, 楊志軍 申請人:西南交通大學