[发明专利]新型同轴‑矩形波导模式转换器

说明书

技术领域

本发明涉及微波/毫米波能量传输技术领域，具体涉及一种新型同轴-矩形波导模式转换器的设计。

背景技术

在现代卫星通讯、干扰与抗干扰等高科技领域，高频率、宽频带电子系统的发展日新月异。在这些电子系统的研制过程中，基于波导结构的天馈系统的实现至关重要，它们一般都以波导作为输入/输出端口，而实际工程中的馈电电缆或常用测量仪器如矢量网络分析仪、频谱分析仪、功率放大器等，则大多以50Ω/75Ω同轴线作为输入/输出端口，因此高性能的宽带同轴－波导转换器成为保证电子系统正常工作的关键部件之一。

此外，在功率合成技术领域中，由于同轴线具有抗干扰，损耗低，并且传输的模式TEM 模相较于圆波导具而言，模式纯净度更好，工作频带更宽等优点，基于同轴线的径向波导功率分配器得到了广泛的应用。而同轴－波导转换器则使得该系统的应用范围大大增加，因而研究具有宽频带、低损耗、适用频段范围广、结构简单，易于加工和装配等优点的同轴－波导模式转换器已是大势所趋。

本发明基于以上需求，提出了一个新型的基于同轴-矩形波导模式转换器的设计。该同轴 -矩形波导模式转换器将同轴探针从矩形波导的宽壁的一侧馈入波导，并与矩形波导的另一侧直接相连；而匹配结构则在同轴与矩形波导相连接的一侧，并在其中间开一个圆孔，便于同轴探针可以穿过匹配结构到达矩形波导的另一侧，便于模式转换器的加工和装配，降低了制作成本，增加了成品率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够适用于微波/毫米波频段的一种矩形波导到同轴线的新型宽带模式转换器，能够使矩形波导中的TE₁₀模式高效稳定有序地转换为同轴线中的TEM模式。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：该矩形波导到同轴线的新型模式转换器包括：一个标准矩形波导输入端口、一段标准矩形波导到非标准波导的渐变结构、一个矩形波导到同轴线的匹配结构以及一个同轴线输出端口。TE₁₀模经过标准矩形波导输入，经过渐变结构到非标准矩形波导，再进入矩形波导到同轴线的匹配结构，将矩形波导中TE₁₀模转换为同轴线中的TEM模，在同轴线中进行主模传输，最后在同轴线输出端口输出稳定纯净的 TEM波。

进一步的是，所述矩形波导到同轴线的模式转换器中，与同轴线相连进行匹配的矩形波导未采用标准矩形波导，所使用的窄边矩形波导能在毫米波频段更好地与同轴线进行匹配，可以简化同轴到矩形波导的匹配结构。

进一步的是，所述矩形波导到同轴线的模式转换器中，标准矩形波导到窄边矩形波导间添加了一段起渐变作用的矩形波导，能够减少标准矩形波导到窄边矩形波导之间的插入损耗，提高整个系统的传输效率。

进一步的是，所述矩形波导到同轴线的模式转换器中，该同轴-矩形波导模式转换器将同轴探针从矩形波导的宽壁的一侧馈入波导，并与矩形波导的另一侧直接相连；而匹配结构则设计在同轴与矩形波导相连接的一侧，同轴探针直接穿过匹配结构到达矩形波导的另一侧，便于模式转换器的加工和装配，降低了制作成本，增加了成品率。

进一步的是，所述矩形波导到同轴线的新型宽带模式转换器中，窄边矩形波导到同轴线的匹配结构由一个薄圆盘和一个矩形块从一边切去半个圆盘的部分组成，易于加工与装配，减小了整个结构受到的加工装配误差的影响，增加了系统的可靠性与传输效率。

本发明的有益效果：一、采用非标准的矩形波导与同轴线进行匹配，可以简化匹配结构，便于同轴到矩形波导的过度；二、标准矩形波导与窄边矩形波导之间添加一段渐变波导，使得结构过度平滑，减少了输入端口的回波损耗；三、窄边矩形波导到同轴线的匹配结构制作在矩形波导与同轴线相连接的正面而非背面，同轴探针直接穿孔而过到达矩形波导的另一侧，易于加工与装配；四、窄边矩形波导到同轴线的匹配结构经过精密设计，结构简单，易于加工装配，减小了整个结构受到的加工装配误差的影响，增加了系统的稳定性和可靠性。

附图说明

图1是本发明基于矩形波导到同轴线的模式转换器的结构示意图；

图2是本发明基于矩形波导到同轴线的模式转换器的结构左视图；

图3是本发明基于矩形波导到同轴线的模式转换器的匹配结构示意图；

图4是本发明基于矩形波导到同轴线的模式转换器的回波损耗曲线图；

图5是本发明基于矩形波导到同轴线的模式转换器的插入损耗曲线图；