一種緊湊的圓波導tm01-te01模式轉換器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于微波波導技術領域，涉及一種圓波導模式轉換器。
【背景技術】
[0002]圓波導的TE01模式不僅具有遠距離傳輸損耗小的優點，也適合作為旋轉關節的工作模式，但是目前很多高功率微波源，如相對論返波管，以及磁絕緣線振蕩器的輸出均采用圓波導TM01模式，故在實際應用中，需要將圓波導的TM01模式轉化為TE01模。
[0003]目前，已有的圓波導TM01至TE01模式的轉換方法是采用分段轉換的結構實現模式轉換的，其結構如圖1所示。這種結構首先將圓波導TM01模轉換成圓波導TE11模，然后再將TE11模轉換到TM11模，最后通過一段彎波導將TM11模轉換成TE01模。這種轉換結構雖然能有效地將圓波導TM01模式轉換成TE01模式，但這種結構復雜，尺寸較大，且該轉換結構的輸入輸出不在同一軸線上，給實際應用帶來了許多不便。

【發明內容】

[0004]本發明解決的技術問題是:克服現有技術的不足，提供了一種緊湊的圓波導TM01模至TE01模的模式轉換器件，結構簡單體積小，可以實現圓波導的輸入輸出在同一軸線上。
[0005]本發明的技術解決方案是:一種緊湊的圓波導TM01-TE01模式轉換器，包括傳播ΤΜ01模的輸入圓波導、傳播ΤΕ01模的輸出圓波導、N個矩形E面90度彎曲波導、N個矩形90度扭波導、N個矩形Η面90度彎曲波導，其中N為大于3的偶數;輸入圓波導和輸出圓波導從左至右共軸排列，輸入圓波導的右端面為短路面，所述的Ν個矩形Ε面90度彎曲波導均勻分布在輸入圓波導側面的圓周上，Ν個矩形Ε面90度彎曲波導的一端在靠近短路面一側與輸入圓波導的側面垂直相連;輸出圓波導的左端面為短路面，所述的Ν個矩形Η面90度彎曲波導均勻分布在輸出圓波導側面的圓周上，Ν個矩形Η面90度彎曲波導的一端在靠近短路面一側與輸出圓波導的側面垂直相連;每一個矩形90度扭波導均與唯一的一個矩形Ε面90度彎曲波導以及唯一的一個矩形Η面90度彎曲波導對應，矩形90度扭波導的左側與矩形Ε面90度彎曲波導連接，矩形90度扭波導的右側與矩形Η面90度彎曲波導連接。
[0006]所述的矩形Ε面90度彎曲波導與輸入圓波導的連接面處的寬邊與輸入圓波導的軸線垂直，同時矩形Ε面90度彎曲波導與矩形90度扭波導的連接面處的寬邊與輸入圓波導的軸線垂直。
[0007]所述的矩形Η面90度彎曲波導與輸出圓波導的連接面處的寬邊與輸出圓波導的軸線平行，同時矩形Η面90度彎曲波導與矩形90度扭波導的連接面處的寬邊與輸出圓波導的軸線平行。
[0008]所述的輸入圓波導的短路面距離輸入圓波導與矩形90度扭波導的矩形耦合口中心線的距離為輸入圓波導中ΤΜ01模式的四分之一波導波長的奇數倍。
[0009]所述的輸出圓波導的短路面距輸出圓波導與矩形Η面90度彎曲波導的矩形耦合口中心線的距離為輸出圓波導中ΤΕ01模式的四分之一波導波長的奇數倍。
[0010]所述的N為4或6。
[0011]本發明與現有技術相比的優點在于:
[0012](1)本發明的圓波導ΤΜ01-ΤΕ01模式轉換器，采用矩形波導先將輸入圓波導中的ΤΜ01模能量提取出來，然后在輸出圓波導中合成至ΤΕ01模，實現了模式轉換。該方法大大縮短了模式變換所需的空間距離，實現了結構緊湊，重量輕，達到了小型化；
[0013](2)本發明的圓波導ΤΜ01-ΤΕ01模式轉換器，采用輸入圓波導與輸出圓波導共軸設置，實現了模式轉換器的輸入輸出在同一軸線上，有利于實際使用；
[0014](3)本發明的圓波導ΤΜ01 -ΤΕ01模式轉換器，采用對稱的模式轉換結構，有效地抑制了非對稱模式的產生，保證了輸出圓波導ΤΕ01模的模式純度。
【附圖說明】
[0015]圖1為現有的圓波導ΤΜ01-ΤΕ01模式轉換器結構圖；
[0016]圖2為本發明的圓波導ΤΜ01-ΤΕ01模式轉換器結構圖。
【具體實施方式】
[0017]本發明的圓波導ΤΜ01-ΤΕ01模式轉換器，其結構組成如圖1所示，主要包括輸入圓波導1、輸出圓波導5以及它們兩者之間連接的各類矩形波導組件。首先選取輸入圓波導1和輸出圓波導5的半徑尺寸，保證在工作頻率下ΤΜ02模及更高次模為截止模式。輸入圓波導1的左側一端用于饋入模式為ΤΜ01模的微波能量，輸入圓波導1的右側一端短路。作為優選的，本實施例采用6只相同的矩形Ε面90度彎曲波導2沿輸入圓波導1側面距短路面一定距離的圓周方向等間距與輸入圓波導1耦合連接。在耦合口處，矩形Ε面90度彎曲波導2的連接寬面與輸入圓波導1的軸線垂直，以實現ΤΜ01向矩形波導ΤΕ10模的耦合。輸入圓波導1短路面距離矩形耦合口中心線的距離為輸入圓波導1中ΤΜ01模式的四分之一波導波長的奇數倍，以增強ΤΜ01向矩形波導ΤΕ10模的能量耦合。
[0018]然后6只矩形Ε面90度彎曲波導2再分別順接一相同矩形90度扭波導3，矩形90度扭波導3接著順接一矩形Η面90度彎曲波導4，最后矩形Η面90度彎波導4與左側短路的輸出圓波導5在側面耦合連接。在這里，各矩形Ε面90度彎曲波導2、矩形90度扭波導3和矩形Η面90度彎曲波導4連接面的尺寸均相同。輸出圓波導5與輸入圓波導1軸線重合，輸出圓波導5的輸出開口端方向與輸入圓波導1的輸入開口端方向相反。此時與輸出圓波導5親合的90度Η面矩形彎曲波導4同樣沿輸出圓波導5側面圓周方向等間距排列，且矩形耦合口處的寬邊與輸出圓波導5軸線方向一致。輸出圓波導5短路面距離矩形親合口處中心線為圓波導中ΤΕ01模式的四分之一波導波長的奇數倍，以增強矩形ΤΕ10向圓波導ΤΕ01模的能量耦合。
[0019]當然，在實際應用過程中，具體矩形波導的數量不限于6個，設其為Ν，那么Ν取大于3的偶數，用于保證模式純度。偶數Ν優選4或6，Ν大于8時，雖可保證模式純度，但是會增加系統體積和復雜度，并且由于尺寸限制，圓波導四周難以有足夠的空間排列。
[0020]本發明的工作原理如下:
[0021]如圖2所示，當微波能量以ΤΜ01模式從左端饋入輸入圓波導1后，沿