《波导模式激励装置.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《波导模式激励装置.pdf（7页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN104134834A43申请公布日20141105CN104134834A21申请号201410374077522申请日20140731H01P1/1620060171申请人中国科学院电子学研究所地址100190北京市海淀区北四环西路19号72发明人耿志辉沈文渊刘濮鲲顾伟王虎74专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人曹玲柱54发明名称波导模式激励装置57摘要本发明提供了一种波导模式激励装置。该波导模式激励装置包括第一模式变换组件，用于实现毫米波由TE10基模向圆波导TE61模式的转换；以及第二模式变换组件，与所述第一模式变换组件相连通，用于实现毫米波由圆波导。
2、TE61模式向圆波导TE6，2模式的转换。本发明波导模式激励装置通过矩形波导TE10模到圆波导TE6，2模的模式变换链的变换，得到了高纯度的目标模式输出，有效地抑制了杂模，得到的高纯度目标模式可以用于回旋管互作用电路及其准光模式变换器系统的冷测。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页10申请公布号CN104134834ACN104134834A1/1页21一种波导模式激励装置，其特征在于，包括第一模式变换组件，用于实现毫米波由TE10基模向圆波导TE61模式的转换；以及第二模式变换组件，与所述第一模式变换组。
3、件相连通，用于实现毫米波由圆波导TE61模式向圆波导TE6，2模式的转换。2根据权利要求1所述的波导模式激励装置，其特征在于，所述第一模式变换组件包括矩形波导，与功率源相连接，用于传输功率源产生的TE10基模；同轴波导，其一端通过盲法兰封闭，另一端连通至第二模式变换组件，其分为两段均匀段和非均匀段，其中均匀段同轴波导封闭的一端与所述矩形波导焊接为一体，其外导体通过侧壁的耦合槽与矩形波导相通，该耦合槽的形状和尺寸与所述矩形波导相同，且所述耦合槽和矩形波导长边同同轴波导的轴向平行，毫米波由TE10基模转换为同轴TE61模式；非均匀段同轴波导的内导体外径保持不变，外导体内径连续变大，实现同轴波导至圆。
4、波导的过渡，毫米波由同轴TE61模式转换为圆波导TE61模式。3根据权利要求2所述的波导模式激励装置，其特征在于所述均匀段同轴波导的长度L1为985MM，其外导体的内径RB为4MM，内导体的外径RA为25MM；所述非均匀段同轴波导的长度L2为55MM，在其前端，外导体的内径RB为4MM，内导体的外径RA为25MM；在其末端，外导体的内径R0为85MM，内导体的外径RA为25MM。4根据权利要求2所述的波导模式激励装置，其特征在于，所述矩形波导为W波导标准波导，其上部端口采用FUGP900法兰连接至功率源。5根据权利要求2所述的波导模式激励装置，其特征在于，所述第二模式变换组件为波导半径轴向周期。
5、扰动的圆波导，其前端连接至第一模式变换组件的末端，其末端输出圆波导TE6，2模式的毫米波。6根据权利要求5所述的波导模式激励装置，其特征在于，所述波导半径轴向周期扰动的圆波导的轮廓函数为其中，Z为圆波导的轴向长度，AZ为在轴向坐标为Z处的圆波导内径，A0为初始半径，即第一模式变换组件末端的半径，0和1为扰动参数，W为扰动周期。7根据权利要求6所述的波导模式激励装置，其特征在于，所述扰动参数和扰动周期满足0001001，0001101，10MMW80MM。8根据权利要求7所述的波导模式激励装置，其特征在于，000536，10008，W206MM。9根据权利要求5所述的波导模式激励装置，其特征在于。
6、，所述矩形波导、同轴波导和圆波导由以下材料其中之一制备而成无氧铜、铝和黄铜。10根据权利要求1至9中任一项所述的波导模式激励装置，其特征在于，用于毫米波TE6，2模回旋管冷测。权利要求书CN104134834A1/3页3波导模式激励装置技术领域0001本发明涉及电子行业真空电子学技术领域，尤其涉及一种波导模式激励装置。背景技术0002回旋管在毫米波段具有高功率、长脉冲、连续波输出等优点，在毫米波雷达、受控热核聚变的等离子体加热、材料处理和生物医学等领域具有广泛的应用前景。0003回旋管为了提高功率容量通常采用尺寸比较大的腔体作为互作用电路，并且工作在高阶边廊模或高阶体模，回旋管工作的高阶模式需。
7、要经过准光模式变换器变换为便于传输或直接利用的低阶模式。这类回旋管的高频互作用电路及其准光模式变换器系统在安装之前通常需要进行冷测，而冷测中需要激励高纯度的目标模式作为待测器件的输入信号。0004传统的模式激励装置采用准光模式激励的方法，对器件加工精度要求较高，同时在装配过程还需要对各个部件精确对准，对实验条件要求较高。发明内容0005一要解决的技术问题0006鉴于上述技术问题，本发明提供了一种对器件加工精度和实验条件要求较低的波导模式激励装置。0007二技术方案0008根据本发明的一个方面，提供了一种波导模式激励装置。该波导模式激励装置包括第一模式变换组件，用于实现毫米波由TE10基模向圆波。
8、导TE61模式的转换；以及第二模式变换组件，与所述第一模式变换组件相连通，用于实现毫米波由圆波导TE61模式向圆波导TE6，2模式的转换。0009三有益效果0010本发明波导模式激励装置通过矩形波导TE10模到圆波导TE6，2模的模式变换链的变换，得到了高纯度的目标模式输出，有效地抑制了杂模，得到的高纯度目标模式可以用于回旋管互作用电路及其准光模式变换器系统的冷测。附图说明0011图1是TE62模波导模式激励结构的模式激励流程图；0012图2是矩形波导TE10模到圆波导TE61模式的第一模式变换组件的结构示意图；0013图3是圆波导TE61模到圆波导TE62模式的第二模式变换组件的结构示意图；。
9、0014图4是TE62模波导模式激励结构内场形激励示意图；0015图5A为圆波导端口处标准的TE62模式图；0016图5B为采用本发明得到的输出端口处TE62模式图。具体实施方式说明书CN104134834A2/3页40017为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。。
10、实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明的保护范围。0018在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种波导模式激励装置。本实施例波导模式激励装置实现由矩形波导TE10模式向圆波导TE62模式的变换。其中，TE62模式的模式激励流程如图1所示，即矩形波导TE10模式同轴波导TE61模式圆波导TE61模式圆波导TE62模式。其中，本实施例的波导模式激励装置包括矩形波导TE10模式到圆波导TE61模式的第一模式变换组件和圆波导TE6，1模式到圆波导TE6，2模式的第二模式变换组件两部分。以下对第一。
11、模式变换组件和第二模式变换组件分别进行详细说明。00191、第一模式变换组件0020图2是矩形波导TE10模式到圆波导TE61模式的第一模式变换组件的结构示意图。如图2所示，矩形波导到圆波导的第一模式变换组件主要包括002111标准矩形波导，波导尺寸采用W波段标准波导波导尺寸宽边长度254MM，窄边长度127MM，以传输该W波段的TE10基模；该标准矩形波导的上部端口采用标准的FUGP900法兰，用于与功率源的FUGP900法兰对接，如图2所示。002212同轴波导，同轴波导由内导体和外导体组成。该同轴波导分为两段均匀段和渐变段。0023在均匀段中，同轴波导的左侧通过盲法兰封闭，其包括外导体和。
12、与该外导体同轴的内导体，其中，外导体的内径RB为4MM，内导体的外径RA为25MM，该均匀段长度L1为985MM。外导体与标准矩形波导通过焊接固定为一体，外导体通过侧壁的耦合槽与标准矩形波导相通，耦合槽的形状和尺寸与标准矩形波导相同，且耦合槽和标准矩形波导的长边与同轴波导的轴向平行。0024在非均匀段，保持内导体半径不变，同轴外导体的内径连续变大，非均匀段的长度L2为55MM，外导体的内径R0为85MM。在非均匀段的末端，外导体的内径R0和内导体的外径的比例85/2534，此时，内导体可以忽略，从而实现同轴波导到圆波导的过渡，激励产生圆波导TE61模式。00252、第二模式变换组件0026图3。
13、是圆波导TE61模式到圆波导TE62模式的第二模式变换组件的结构示意图。如图3所示，第二模式变换组件为波导半径轴向周期扰动的圆波导，其前端通过非标准法兰连接至第一模式变换组件的末端，其末端与其它部件连接。该圆波导将第一模式变换组件激励产生的圆波导TE61模式变换为圆波导TE62模式。波导半径轴向周期扰动的圆波导的轮廓函数为0027说明书CN104134834A3/3页50028式中，Z为圆波导的轴向长度，AZ为在轴向坐标为Z处的圆波导内径，A0为初始半径，即第一模式变换组件中同轴波导非均匀端的半径，0和1为扰动参数，W为扰动周期。该实例中圆波导的初始半径为85MM，相对微扰幅度000536，1。
14、0008，扰动周期W206MM。0029需要说明的是，上述参数仅为示例实用，本领域技术人员可以根据需要来设计相应参数相对扰动幅度，0001001，0001001，扰动周期10MMW80MM。0030利用这种半径轴向周期微扰的波导可以将输入的圆波导TE61模式变换到TE62模式，如图3所示。0031本实施例波导模式激励装置的内部场形激励的示意图如图4所示，整个结构中标准矩形波导、同轴波导以及圆波导的加工均采用无氧铜材料，并对其内表面镀金处理以降低损耗。0032请参照图1、图2和图3，本实施例波导模式激励装置的工作原理如下00331功率源发出TE10基模的毫米波；00342该TE10基模的毫米波通。
15、过FUGP900法兰进入到标准矩形波导内；00353标准矩形波导内的TE10基模的毫米波通过侧壁馈入同轴波导的均匀段，耦合产生同轴TE61模式；00364在非均匀段，由均匀段耦合产生的同轴TE61模式的毫米波转换为圆波导TE61模式；00375在第二模式变换组件中，通过引入波导半径轴向周期的扰动，实现毫米波由圆波导TE61模式向圆波导TE62模式的转换。0038图5A为圆波导端口处标准的TE62模式图，图5B为采用本实例得到的输出端口处TE62模式图。0039至此，已经结合附图对本实施例毫米波TE6，2模回旋管冷测的波导模式激励装置进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明用于波。
16、导模式激励装置有了清楚的认识。0040此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如00411标准矩形波导、同轴波导以及圆波导也可以采用铝或黄铜代替无氧铜材料；00422非标准法兰可以用适当规格的标准法兰来代替；00433本发明除了用于毫米波TE6，2模式回旋管冷测之外，还可以应用于其他领域。0044综上所述，本发明可以用来激励产生圆波导TE6，2模式，采用该模式激励结构可以得到高纯度、高效率、稳定性好的目标模式。0045以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。说明书CN104134834A1/2页6图1图2说明书附图CN104134834A2/2页7图3图4图5A图5B说明书附图CN104134834A。