[发明专利]一种基于八孔耦合器的圆波导TE11与TM01混合模式诊断方法

说明书

本发明公开了一种基于八孔耦合器的圆波导TE11与TM01混合模式诊断方法，属于微波模式测量领域，旨在解决利用圆波导TM01模式进行传输过程中混有TE11模式，且混合模式纯度无法测量的问题。本申请将八孔耦合器的八个端口平均功率与八个端口对应端的平均功率进行比较，其功率不相等的情况下则断定TM01模式中混有TE11模式，再采用极化角度及混合模式比来判断混入TE11模式的含量及TM01模式的纯度。本发明提出的混合模式诊断方法操作步骤简单，实验效果明显，为高功率微波系统的模式纯度监测提供了一种方法，该方法的优点在于受模式间相位差影响小，诊断误差较小，方法简单且可靠。

技术领域

本发明属于微波模式测量领域，涉及一种基于八孔耦合器的圆波导TE11与TM01混合模式诊断方法。

背景技术

高功率微波在社会、军事的各个方面都有着广泛的应用，例如高功率微波武器、等离子体加热、医用核磁共振等各类科研、军事工程。在线测量技术是检测高功率微波源输出功率的一种重要手段，由于理论设计、加工及装配安装偏差等因素影响，高功率微波源产生微波时会存在干扰模式，影响高功率微波源效率。而高功率微波系统中微波源所产生微波的模式纯度对于整体系统的稳定高效工作有着巨大影响，需要对微波模式进行监测。

高功率微波源的输出主要为圆波导TM01模式，模式不纯时会存在干扰模式TE11，以往的在线测量方法主要利用探针型或多孔型单臂耦合器，通过提取少部分能量方式检测高功率微波源的TM01模式输出功率。当微波源输出存在干扰模式TE11时，以往的测试方法无法判断微波源输出的TE11模式分量大小。目前已报道的耦合器应用中，仅对传输微波的功率进行监测，并不能对传输微波的模式纯度进行测量。因此，很多微波系统主要利用圆波导TM01模式进行传输，但实际工程中可能混杂少量的TE11模式，需要对其模式混合情况进行诊断分析。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于八孔耦合器的圆波导TE11与TM01混合模式诊断方法，旨在解决现有技术中利用圆波导TM01模式进行传输的过程中混杂TE11模式，不能对混合模式的纯度进行测量的缺陷性技术问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明提出的一种基于八孔耦合器的圆波导TE11与TM01混合模式诊断方法，包括如下步骤：

S1、用纯TM01模式的激励器对八孔圆波导耦合器的各端口耦合度进行调整，使各端口耦合度一致；

S2、采集八孔圆波导耦合器八个端口的微波功率，记为P1～P8；

S3、根据S2获得的八个端口的微波功率P1～P8进行分析：

若八个端口的微波功率一致，则诊断为纯TM01模式；

若八个端口的微波功率不一致，则诊断TM01模式中混有TE11模式。

优选地，八个端口的平均微波功率与八个端口对应端口的平均功率计算方法如公式(1)所示：

其中，为1号孔和5号孔的平均功率，为2号孔和6号孔的平均功率，为3号孔和7号孔的平均功率，为4号孔和8号孔的平均功率，p₁,p₂,…,p₈分别代表八个端口的功率。

优选地，设定TE11模式极化方向与3号端口和7号端口连线成χ夹角，极化角度χ的计算方法如公式(2)所示：

其中，极化角度的取值范围为0°～22.5°，极化角度用于辅助判断混合模式比。

优选地，3号端口和7号端口模式混合比ρ的计算方法如公式(3)所示：