CN103500868B - 适用于过模圆波导到两路矩形波导的功率分配器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于过模圆波导到两路矩形波导的功率分配器，主要解决了现有技术中存在的缺少一种成熟的针对高功率过模圆波导到两路矩形波导的功率分配器，不能满足技术发展需求的问题。该适用于过模圆波导到两路矩形波导的功率分配器，包括输入圆波导，均与输入圆波导垂直相连的两路矩形波导，连接于两路矩形波导之间的短路圆波导。通过上述方案，本发明达到了反射小、传输效率高、功率容量高且适用于高功率应用目的，具有很高的实用价值和推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种高功率微波技术领域的功率分配器，具体地说，是涉及一种适用于高功率过模圆波导到两路矩形波导的功率分配器。
背景技术
在传统的微波技术领域，功率分配器是一种常见的微波元件，其实现方式较多，相关研究和应用也非常广泛，然而对于应用于高功率微波领域的功率分配器而言，除了对传统功率分配器所要求的低损耗、低反射、高传输效率等技术性能进行研究外，还需满足其与高功率微波源输出模式的匹配并实现高功率容量。
目前，高功率微波源的输出结构较多采用过模圆波导或过模同轴波导，其模式分别为TM01模或TEM模，具有旋转轴对称结构。相关技术人员已经对过模圆波导到一路或多路矩形波导功率分配器开展了相关研究，但现有的结构大都采用共轴结构，只能实现圆波导与一路矩形波导之间的转换。针对圆波导到多路矩形波导的转换问题，TaoShen在2003年提出了圆波导到矩形波导的两种形式的双工器[TaoShen.“RectangularWaveguideDiplexersWithaCircularWaveguideCommonPort”.IEEE.2003]，将圆波导分别连接到矩形波导的H面与E面，并对该结构进行了改进，但并未得到较好的匹配；2006年A.O.Perov提出了辐射状接头，文中通过模式匹配法对该结构进行了模式分析，并对高频段的1分2路和1分4路转换器进行了分析，并未得到较好匹配；2009年GianGuidoGentili等提出了一种将两路矩形波导转换为圆波导的耦合器[GianGuidoGentili,LeonardoLucci.“ANovelDesignforaCircularWaveguideDirectionalCoupler”.IEEE.2009]，该结构的耦合方式采用了圆孔耦合，结构较复杂。上述对圆波导到多路矩形波导的转换研究均主要针对传统微波领域的应用，其设计方案并未考虑高功率应用需求。2011年，赵立山等人提出了一种新型的方圆模式转换器[赵立山,袁成卫,张建德等.低过模高功率微波方圆模式转换器设计.强激光与粒子束.2011]，该结构由一段终端短路的圆波导和与其垂直的矩形波导组成，输入输出为垂直结构，可以应用于高功率领域，但只能实现圆波导到一路矩形波导的转换。
综上所述，针对高功率过模圆波导到两路矩形波导功率分配器的研究和技术方案还不成熟。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于过模圆波导到两路矩形波导的功率分配器，主要解决现有技术中存在的缺少一种成熟的针对高功率过模圆波导到两路矩形波导的功率分配器，不能满足技术发展需求的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
适用于过模圆波导到两路矩形波导的功率分配器，包括输入圆波导，均与输入圆波导垂直相连的两路矩形波导，连接于两路矩形波导之间的短路圆波导。
进一步地，所述输入圆波导和两路矩形波导的连接处分别倒有圆角。
更进一步地，所述两路矩形波导共轴排列。
具体地说，所述短路圆波导连接于两路矩形波导与输入圆波导相连一侧相对的另一侧。
作为优选，所述两路矩形波导与输入圆波导及短路圆波导均端部相连。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明针对采用过模圆波导输出的高功率微波源的功率分配需求，提出了一种新型的高功率功率分配器，可实现过模圆波导TM01模到两路矩形波导TE10模的功率分配，具有结构简单、传输效率高、功率容量高的特点，符合技术发展需求，具有突出的实质性特点和显著进步，适合大规模推广应用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的A-A剖面示意图。
图3为本发明的输入圆波导与两路矩形波导的连接示意图。
图4为本发明的反射特性示意图。
图5为本发明的耦合输出特性示意图。
图6为本发明的场分布图。
上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：
1-输入圆波导，2-矩形波导，3-短路圆波导，4-底板，5-圆角。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
为了解决现有技术中存在的缺少一种成熟的针对高功率过模圆波导到两路矩形波导的功率分配器，不能满足技术发展需求的问题，如图1~3所示，本发明提供了一种适用于过模圆波导到两路矩形波导的功率分配器，包括位于中心位置的输入圆波导1，与输入圆波导1垂直相连且共轴排列的两路矩形波导2，连接于两路矩形波导之间、实现输入圆波导模式与两路矩形波导模式转换的短路圆波导3，如图2所示，输入圆波导1、矩形波导2、短路圆波导3内部连通。。
如图3所示，在应用时可将输入圆波导1固定于底板4上，并在输入圆波导与两路矩形波导的连接处倒圆角5，将短路圆波导连接于两路矩形波导与输入圆波导相连一侧相对的另一侧，且将两路矩形波导与输入圆波导及短路圆波导均端部相连，以达到应用效果最佳。
如图4~6所示，经验证表明，本发明在2.8-2.96GHz频带范围内反射系数小于0.15，传输损耗小于0.1dB，在中心频率2.88GHz时反射系数为0.05，传输损耗约0.03dB，内部场强最大值635v/m，按照真空阈值计算其设计功率容量为2.4GW，上述结果表明，该功率分配器具有反射小、传输效率高、功率容量高且适用于高功率应用。
按照上述实施例，便可很好地实现本发明。
Claims (3)
1.适用于过模圆波导到两路矩形波导的功率分配器，其特征在于，包括输入圆波导（1），均与输入圆波导（1）垂直相连的两路矩形波导（2），连接于两路矩形波导（2）之间的短路圆波导（3）；所述输入圆波导（1）和两路矩形波导（2）的连接处分别倒有圆角（5）；所述短路圆波导（3）连接于两路矩形波导（2）与输入圆波导（1）相连一侧相对的另一侧。
2.根据权利要求1所述的适用于过模圆波导到两路矩形波导的功率分配器，其特征在于，所述两路矩形波导（2）共轴排列。
3.根据权利要求2所述的适用于过模圆波导到两路矩形波导的功率分配器，其特征在于，所述两路矩形波导（2）与输入圆波导（1）及短路圆波导（3）均端部相连。
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