一种大功率过模圆波导TE01模功率功分合成器

本发明涉及大功率微波、毫米波电子，具体涉及一种大功率圆波导te01模功率功分/合成器。

背景技术：

1、在现代雷达、通信、电子对抗系统中，功率放大器决定着系统的发射输出功率，进而影响系统的工作距离、工作效率等指标。真空电子放大器件(如行波管、回旋行波管等)和固态功率放大器件常被用于进行功率放大，其中固态功率放大器件具有低噪声、较低的工作电压、可靠性高和易于大量生产等优势，然而随着工作频率的不断升高，单个固态功率放大器的输出功率受限。此外，真空电子放大器件虽然能够输出更高的功率，但单个器件在一些应用场景下依然无法满足当前雷达、通信、电子对抗系统对于高功率的需求。

2、为了获得更大的输出功率，满足目前雷达、通信、电子对抗系统高功率的要求，多个功率放大器通过功率合成技术合成更高功率是一条有效途径。本发明提出了一种新型大功率过模圆波导te01模功率合成器，实现多路矩形波导te10模到过模圆波导te01模的高效率合成，具有工作带宽宽、合成效率高、功率容量大的特点。

技术实现思路

1、由于单个功率器件的输出功率有限，为了获得更大的输出功率，本发明提出了一种大功率过模圆波导te01模功率功分/合成器。

2、本发明采取以下技术方案实现：

3、一种大功率圆波导te01模功率功分/合成器，包括依次设置的四路斜入矩形波导、矩形波导te10模-正交矩形波导te22模合成段、正交矩形波导-正交扇形波导变换段、正交扇形波导、正交扇形波导te22-圆波导te01模式变换段、过模圆波导。

4、所述斜入矩形波导共有四路，且四路斜入矩形波导沿圆周等间距分布；其输入端连接前级标准矩形波导、输入主模te10模。

5、所述矩形波导te10-正交矩形波导te22模式合成段，由四段斜入矩形波导延伸段和正交矩形波导段构成；其中，四段斜入矩形波导延伸段为各路斜入矩形波导的延伸，四段斜入矩形波导延伸段相交后构成十字形的正交矩形波导段，实现te10模到正交矩形波导te22模的模式转换和功率合成。

6、所述正交矩形波导-正交扇形波导变换段，平行于轴向方向最外侧的4个面由平面均匀光滑过渡至弧面，用于实现正交矩形波导到正交扇形波导的过渡。

7、所述正交扇形波导，最外侧的4个面为弧面、且弧面半径与过模圆波导半径相同，其它平行于轴向的面为平面、且为正交矩形波导-正交扇形波导变换段的轴向延伸，用于传输te22模。

8、所述正交扇形波导te22-圆波导te01模式变换段，将正交扇形波导的口径面均匀光滑地过渡至过模圆波导口径面，用于实现te22模到圆波导te01模的转换。

9、所述过模圆波导，为功率合成器的输出端，输出圆波导te01模。

10、进一步地，所述斜入矩形波导与合成器中轴线的夹角为22.8°。

11、进一步地，对四段斜入矩形波导延伸段相交处的尖端进行倒圆，减少高功率传输时尖端打火的可能性。

12、进一步地，所述正交矩形波导-正交扇形波导变换段、正交扇形波导、正交扇形波导te22-圆波导te01模式变换段、过模圆波导的中轴线重合。

13、进一步地，调整四路斜入矩形波导的长度，使其输入端口能够通过法兰与前级标准矩形波导连接。

14、本发明中，当作为合成器时，首先通过四路斜入矩形波导输入te10模；然后通过矩形波导te10模-正交矩形波导te22模合成段将四路斜入矩形波导合成为正交矩形波导，并实现矩形波导te10模到正交矩形波导te22模的模式转换；再通过正交矩形波导-正交扇形波导变换段将其均匀变换至正交扇形波导，在此过程中，正交矩形波导-正交扇形波导变换段和正交扇形波导能够减缓模式的整体变换趋势，减小出现谐振点的可能性，起到阻抗匹配、消除反射、提高效率的作用；最后，再通过正交扇形波导te22-圆波导te01模式变换段，将正交扇形波导均匀光滑地过渡至过模圆波导，并从过模圆波导输出圆波导te01模。当作为功分器时，则电磁波反向传输。

15、本发明功率功分/合成器不仅实现了四个矩形波导端口的大功率合成，还完成了矩形波导te10模到圆波导te01模的模式转换；此外，还具有工作带宽宽、合成效率高、功率容量大以及低插损的特点。

技术特征：

1.一种大功率圆波导te01模功率合成器，其特征在于，包括依次设置的四路斜入矩形波导、矩形波导te10模-正交矩形波导te22模合成段、正交矩形波导-正交扇形波导变换段、正交扇形波导、正交扇形波导te22-圆波导te01模式变换段、过模圆波导；

2.如权利要求1所述的一种大功率圆波导te01模功率合成器，其特征在于，所述斜入矩形波导与合成器中轴线的夹角为22.8°。

3.如权利要求2所述的一种大功率圆波导te01模功率合成器，其特征在于，对四段斜入矩形波导延伸段相交处的尖端进行倒圆。

4.如权利要求3所述的一种大功率圆波导te01模功率合成器，其特征在于，所述正交矩形波导-正交扇形波导变换段、正交扇形波导、正交扇形波导te22-圆波导te01模式变换段、过模圆波导的中轴线重合。

5.如权利要求4所述的一种大功率圆波导te01模功率合成器，其特征在于，调整四路斜入矩形波导的长度，使其输入端口能够通过法兰与前级标准矩形波导连接。

技术总结
本发明公开了一种大功率圆波导TE<subgt;01</subgt;模功率功分/合成器，涉及大功率微波、毫米波电子技术领域。该器件包括依次设置的四路斜入矩形波导、矩形波导TE<subgt;10</subgt;模‑正交矩形波导TE<subgt;22</subgt;模合成段、正交矩形波导‑正交扇形波导变换段、正交扇形波导、正交扇形波导TE<subgt;22</subgt;‑圆波导TE<subgt;01</subgt;模式变换段、过模圆波导。本发明器件不仅实现了四个矩形波导端口的大功率合成，还完成了矩形波导TE<subgt;10</subgt;模到圆波导TE<subgt;01</subgt;模的模式转换；具有工作带宽宽、合成效率高、功率容量大以及低插损的特点。

技术研发人员：蔡茂,郑智文,徐勇,薛小瑞,程宇奇,魏颜玉,徐进,蔡金赤,岳玲娜,赵国庆,殷海荣,尹鹏程
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5