[发明专利]一种工作于C波段的矩形波导TE10-圆波导TM01模式转换器及转换方法

说明书

本发明公开了一种工作于C波段的矩形波导TE10‑圆波导TM01模式转换器及转换方法属微波模式转换器领域，旨在解决缺少C波段的矩形波导TE10‑圆波导TM01模式转换器及转换效率低的问题。本发明提出的模式转换器将矩形波导结构和矩形槽结构连接起来实现电磁波的模式转换，再对矩形波导结构的上方设置圆波导结构，将转换为圆波导TM01模式的电磁波输入圆波导结构中，通过对圆波导结构上设置阻抗匹配结构来调整圆波导结构中的电磁波实现输出，通过以上部件实现模式转换，结构简单。本发明提出的模式转换器利用CST电磁仿真软件验证了转换器具有较高的模式转换性能，具有能量高效传输、低反射和低损耗的优点，在微波模式转换领域具有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于微波模式转换器领域，涉及一种工作于C波段的矩形波导TE10-圆波导TM01模式转换器及转换方法。

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。而高功率微波系统的运作离不开高功率微波的传导结构，其中模式转换器作为微波源与各传输线之间的连接部分尤为重要。

模式转换器是一类常见的微波系统器件，传统高功率微波产生器件产生TM01模式，对高功率微波的多路合成以及辐射，一般需要先将TM01模式转换成线极化的圆波导TE11模式或矩形波导TE10模式。高功率微波在传输时为了方便控制模式，经常需要根据不同形式的波导进行模式转换。现有的模式转换器大都主要工作在X波段，工作中心频率一般在8GHz与10GHz附近，极少有工作于C波段的模式转换器。且目前的模式转换器多数为圆波导-圆波导，矩形波导-矩形波导转换，缺少工作于C波段的矩形波导-圆波导模式转换器。

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工作于C波段的矩形波导TE10-圆波导TM01模式转换器及转换方法，旨在解决现有技术中缺少工作于C波段，且不能实现矩形波导-圆波导转换的缺陷性问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明提出的一种工作于C波段的矩形TE10-圆波导TM01模式转换器，包括矩形波导结构和圆波导结构；

所述圆波导结构位于矩形波导结构的上方，圆形波导结构的上方连接有阻抗匹配段结构，矩形波导结构的下方安装有矩形槽结构。

优选地，矩形波导结构包括传输波导段和截止波导段，传输波导段与截止波导段通过矩形槽结构隔开，传输波导段的长度大于截止波导段的长度。

优选地，圆波导结构的轴心位于传输波导段和截止波导段交界处。

优选地，传输波导段端口开放，用于输入微波。

优选地，截止波导段端口封闭，用于截止微波。

优选地，矩形槽结构的中心与圆波导结构的轴心重合。

优选地，圆波导结构的轴心与阻抗匹配段结构的轴心重合。

优选地，阻抗匹配段结构由3段阶梯式圆波导构成。

本发明还提出了一种工作于C波段的矩形波导TE10-圆波导TM01模式转换器的转换方法，包括如下步骤：

S1、电磁波由矩形波导结构输入矩形波导TE10模式；

S2、根据矩形槽结构和矩形波导结构将电磁波转换为圆波导TM01模式，并将转换为圆波导TM01模式的电磁波输入圆波导结构中；

S3、通过阻抗匹配段结构调整圆波导结构中的电磁波后，再输出圆波导TM01模式。

优选地，在S2中，采用矩形槽结构和矩形波导结构的截止波导段将电磁波转化为圆波导TM01模式。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：