CN1158504A - 圆极化波/线极化波变换器 - Google Patents

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Abstract

本发明采用圆形波导的圆极化波/线极化波变换器，是将垂直于波导管管轴的剖面的内壁面扩展为相对于管轴方向具有坡度的锥状，并且使相对于管轴方向的上述锥状坡度在内壁圆周方向的几个部分上不相同，以此在工作的微波频率使两个正交TE模的传输常数产生差异，而且取定锥状坡度的角度和波导管的全长，使上述两个模的相位差在圆形波导管的两端为π/4。可采用只从一侧抽出金属模滑芯部的压铸法，结构简单，动作可靠。

Description

圆极化波/线极化波变换器
本发明涉及采用工作于微波频率的波导管的圆极化波/线极化波变换器。
历来，作为采用工作于微波频率的波导管的圆极化波/线极化波变换器，有如图2(a)、(b)的侧视图和正视剖面图所示，在对工作频率传送TE11模的圆形波导管11内部插入板状介质12，或如图3(a)、(b)的侧视图和正视剖面图所示，在对工作频率传送T11模的圆形波导管13内壁面上、在该波导管轴向设置梯形脊状金属片14，或如图4(a)、(b)的侧视图和正视剖面图所示，用金属片16使得对工作频率传送T11模的圆形波导管15的剖面变成阶梯状等结构。
但是，已有的圆极化波/线极化波变换器分别存在如下问题。图2的变换器，需要介质12，并且需要将介质12支持于圆形波导管11内的手段，又由于必须使介质12与圆形波导管的内壁相接，还需要严格的相对精度。
而图3的变换器不需要介质，但是，在用压铸法将脊状金属片14整体成形制造圆形波导管13时，由于脊状金属片14形状上的制约，必须将金属模的滑芯分为两部分，从管轴方向的两侧抽出。
又，图4的变换器，剖面由于金属片16而变成阶梯状、变化很大，所以产生阻抗的不连续，不能得到足够良好的性能。
本发明的目的在于提供一种采用圆形波导管的圆极化波/线极化波变换器，所用圆形波导不使用介质，在用压铸方法制造时可以只从一侧抽出金属模的滑芯，并且不发生阻抗不连续。
本发明提供一种采用圆形波导管的圆极化波/线极化波变换器，该变换器将圆形波导管的垂直于管轴的剖面的内壁扩展为相对于管轴方向具有坡度的锥状，并且使相对于管轴方向的上述锥状坡度在内壁的圆周方向的几个部分上不相同，以此在工作的微波频率使两个正交TE模的传输常数产生差异，而且取定的圆形波导管的全长，使上述两个模的相位差在圆形波导管的两端为π/4。
本发明的权利要求1所述的发明，是一种圆极化波/线段化波变换器，其特征在于，从垂直于管轴的剖面的内壁扩展为相对于管轴方向具有坡度的锥状，并且使相对于管轴方向的上述锥状坡度在内壁的圆周方向的几个部分上不相同的圆形波导管的一端输入圆极化波，从其另一端输出线极化波，该变换器具有下述作用：(1)由于不使用介质，减少材料费和组装费的开支，提高了成品率；(2)由于能采用可以只从圆形波导管的管轴的一侧抽出金属模的滑芯部的压铸制造方法，减少了金属模具、制造工序、制造管理工序等，成品率得以提高，相应的费用得以减少；(3)由于将圆形波导管的垂直于管轴的剖面的内壁面扩展为相对于管轴方向具有坡度的锥状，可以进行不发生阻抗不连续，性能得以提高的圆形波导管圆极化波/线极化波变换。
本发明的权利要求2所述的发明，是一种圆形极化波/线极化波变换器，其特征在于，从将圆形波导管的垂直于管轴的剖面的内壁扩展为相对于管轴方向具有第1种坡度的锥状的第1圆形波导管A的圆周方向上四等分相向成对部分中的一对A’，和扩展为与上述第1种坡度的锥状不同的第2种坡度的锥状的第2圆形波导管B的第二圆周方向上四等分相向成对部分中的一对B’，二者坡度方向取相同，而且与各相向成对部分交互配置的圆形波导管的一端输入圆极化波，从其另一端输出线极化波，该变换器具有下述作用：(1)由于不使用介质，减少材料费和组装费的开支，提高了成品率；(2)由于能采用可以只从圆形波导管的管轴的一侧抽出金属模的滑芯部的压铸制造方法，减少了金属模具、制造工序、制造管理工序等，成品率得以提高，相应的费用得以减少；(3)由于将圆形波导管的垂直于管轴的剖面的直径变化，使该剖面内壁扩展为相对于管轴方向具有坡度的锥状，可以进行不发生阻抗不连续，性能得以提高的圆形波导管圆极化波/线极化波变换。
权利要求3的发明，是一种圆极化波/线极化波变换器，其特征在于，具有在通过圆形波导管A传输的模1和通过圆形波导管B传输的模2之间产生π/4的相位差时，能够最有效地进行圆极化波到线极化波的变换的结构。
权利要求4的发明是，具有内壁剖面为圆形的一端和内壁剖面为由在垂直方内径不同的圆分割的形状的另一端的波导管构成的圆极化波/线极化波变换器，利用圆极化波的输入是圆剖面，线极化波的输出部的剖面是在圆周方向分割配置垂直方向具有不同直径的圆剖面的结构，以此可以有效地进行圆极化波/线极化波变换。特别是输出部的剖面换成椭圆形的权利要求5，具有相似的效果。
采用本发明的圆极化波/线极化波变换器具有如下效果。
由于不使用介质，减少材料费和组装费的开支，提高了成品率。
由于能采用可以只从圆形波导管的管轴的一侧抽出金属模的滑芯部的压铸制造方法，减少了金属模具、制造工序、制造管理工序等，成品率得以提高，相应的费用得以减少。
由于将波导管的垂直于管轴的剖面内壁扩展为相对于管轴方向具有坡度的锥状，不会发生阻抗不连续的情况，性能得以提高。
图1(a)是本发明一实施形态的圆极化波/线极化波变换器的正视图。
图1(b)是图1(a)的P-P’线的侧剖面图。
图1(c)是图1(a)的Q-Q’线的侧剖面图。
图2(a)是已有的一实施形态的圆极化波/线极化波变换器的侧面图。
图2(b)是图2(a)的正视图。
图3(a)是已有的一实施形态的圆极化波/线极化波变换器的侧视图。
图3(b)是图3(a)的正视图。
图4(a)是已有的一实施形态的圆极化波/线极化波变换器的侧视图。
图4(b)是图4(a)的正视图。
图1(a)、图1(b)、图1(c)表示本发明一实施形态，分别是用铝等以压铸方法制造的圆形波导管的正视图、图1(a)的P-P’线的侧剖面图，以及图1(a)的Q-Q’线的侧剖面图。图1(a)是从圆形波导管1的管轴2的方向看的正视图，换句话说，是从抽出压铸法用的金属模的滑芯的方向看的正视图。
在图1(a)、(b)、(c)中，圆形波导管1，将垂直于圆形波导管1的管轴的剖面的内壁面扩展为相对于管轴方向具有坡度的锥状，并且使相对于管轴方向的上述锥状坡度在内壁的圆周方向的几个部分上不相同。
圆形波导管1的一端是内壁面直径5为A的圆形。圆形波导管1的内壁面的直径(相当于曲率)相对于管轴2的方向，也就是圆形波导管1的管轴方向以具有坡度的锥状扩展开。该锥状坡度在侧剖面图1(b)为第1种坡度3(θ1)，在侧剖面图1(c)为与坡度3不同的第2种坡度4(θ2)。这里，θ1小于θ2。
因而，在圆形波导管1的另一端，侧剖面图1(b)和侧剖面图1(c)中的圆形波导管1的内壁面的直径(曲率)分别为第1种直径6(A1)和第2种直径7(A2)，第1种直径A1比第2种直径A2小。
侧剖面图1(b)和侧剖面图1(c)所示的锥形，是在相对于圆形波导管1的圆周方向分别对置的四分之一圆的圆弧部分上形成的。也就是，在正视图1(a)，形成具有坡度3的锥状的部分，形成于角度以角度8表示的位置上，形成具有坡度4的锥状的部分，形成于角度以角度9表示的位置上。而角度8和角度9分别为90度。
对于最大电场矢量以图中的角度8内的对置圆弧作为起点和终点的正交圆形TE11模，即最大电场矢量与图中线段P-P’一致的圆形TE11模(下称模1)，圆形波导管1可以看成与锥状的椭圆形波导管等效。
同样，对于最大电场矢量以图中的角度9内的对置圆弧作为起点和终点的正交圆形TE11模，即最大电场矢量与图中线段Q-Q’一致的圆形TE11模(下称模2)，圆形波导管1可以看成与锥状的椭圆形波导管等效。总之，圆形波导管1相当于将对应于模1的椭圆形波导管和对应于模2的椭圆形波导管分别配置在以角度8和角度9数示的位置上。
上述模1对应的椭圆形波导管的锥状坡度3(θ1)，比模2对应的椭圆形波导管的锥状坡度4(θ2)小，所以模2的管内波长(λg)比模1的管内波长长(上述传输常数等于2π/λg)。
可通过实验确定坡度3(θ1)、坡度4(θ2)和圆形波导管的全长(L)，使对工作频率有如下关系：
                        (2π/λg)L＝π/4从而，上述两个模之间产生π/4的相位差。
因此，从上述圆形波导管1的管轴方向的一端入射的圆极化波，变成相位差为π/4的两个圆形TE11模(模1和模2)，在圆形波导管1内传播，到另一端，上述模1和模2两个相位相同，被变换为线极化波。
还有，圆形波导管1的内壁面的锥状不限于直线形的锥状，曲线形的锥状，或在不产生阻抗不连续的范围内，包含阶梯不连续部分的锥状都可以。
相位差π/4也可以是(N+1/4)π(N为整数)。
又，在本实施例，图1(a)的圆形波导管1的内壁面直径(相当于曲率)由与线段P-P’一致的圆的第1直径和与线段Q-Q’一致的圆的第2直径的两个圆的组合。但是，近似地具有第1、第2直径的椭圆形的内壁面，当然也有同样的效果。

Claims (5)

1.一种圆极化波/线极化波变换器，其特征在于，具有
圆形波导管的垂直于管轴的剖面的内壁面直径以沿着管轴方向成具有坡度的锥状扩展，并且在所述内壁面的圆周方向的几个部分上相对于所述管轴方向的锥状坡度不相同的圆形波导管，而且
从所述圆形波导管的一端输入圆极化波，从另一端输出线极化波。
2.根据权利要求1所述的圆极化波/线极化波变换器，其特征在于，
将圆形波导管的垂直于管轴的剖面的内壁面直径形成沿着管轴方向具有坡度的锥状的有限长度圆形波导管A的圆周方向上四等分相向成对部分中的一对A’，
和与所述A只有锥形的坡度不同的圆形波导管B的圆周方向上四等分相向成对部分中的一对B’，
坡度方向取相同，而且所述一对A’、一对B’组合成相向成对部分。
3.根据权利要求1所述的圆极化波/线极化波变换器，其特征在于，在通过圆形波导管A传输的模1和通过圆形波导管B传输的模2之间产生π/4的相位差。
4.一种圆极化波/线极化波变换器，其特征在于，该变换器由具有内壁剖面为圆形的一端，和内壁剖面为在圆周方向分割配置垂直方向内径不同的圆的形状的另一端的波导管构成。
5.根据权利要求4所述的圆极化波/线极化波变换器，其特征在于，波导管的另一端的内壁剖面为椭圆形。
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