[发明专利]高功率微波TE11模极化旋转合成器及极化旋转合成方法

权利要求书

1.一种高功率微波TE₁₁模极化旋转合成器，其特征在于：包括输入圆波导、椭圆波导、输出圆波导和两个过渡波导，位于输入圆波导与椭圆波导之间的为输入端过渡波导，位于椭圆波导与输出圆波导之间的为输出端过渡波导；

所述椭圆波导的横截面是短轴半径为R₁、长轴半径为R₂的椭圆形，R₂＞R₁；

所述输入圆波导的横截面是半径为R₁的圆形，输入圆波导通过输入端过渡波导与椭圆波导的一端相连；

所述输出圆波导的横截面是半径为R₁的圆形，输出圆波导通过输出端过渡波导与椭圆波导的另一端相连；

所述过渡波导是母线为直线的锥形壳体，过渡波导的一个端面是与输入圆波导或输出圆波导相吻合的圆形，过渡波导的另一个端面是与椭圆波导相吻合的椭圆形；

所述高功率微波TE₁₁模极化旋转合成器的结构参数满足如下关系：

n为整数

其中，f₁和f₂分别是两个待合成的极化正交的TE₁₁模的频率，单位为GHz，f₁>f₂；所述椭圆波导的长轴半径方向与两个待合成的极化正交的TE₁₁模的极化方向均呈45°夹角；L₁为过渡波导的长度，单位为cm，L₂为椭圆波导的长度，单位为cm；k_x1、k_y1和k_y1t(l)分别是频率为f₁的TE₁₁模在椭圆波导中水平极化方向、在椭圆波导中竖直极化方向和在过渡波导中竖直极化方向的传播常数，k_x2、k_y2和k_y2t(l)分别是频率为f₂的TE₁₁模在椭圆波导中水平极化方向、在椭圆波导中竖直极化方向和在过渡波导中竖直极化方向的传播常数；r(l)是在过渡波导中距输入圆波导或输出圆波导长度为l处竖直极化方向的半径，单位为cm；c为真空中光速。

2.一种高功率微波TE₁₁模极化旋转合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将两个待合成的极化方向相互垂直的TE₁₁模同时输入至输入圆波导中，两个TE₁₁模的极化方向均与椭圆波导的长轴半径方向呈45°夹角；其中一个TE₁₁模的频率为f₁，另一个TE₁₁模的频率为f₂，f₁>f₂；

2)在输入圆波导内，频率为f₁的线极化的TE₁₁模分成两个等幅正交的TE₁₁模；竖直极化方向与椭圆波导的长轴半径方向重合，水平极化方向与椭圆波导的短轴半径方向重合；

频率为f₂的线极化的TE₁₁模也分成两个等幅正交的TE₁₁模；竖直极化方向与椭圆波导的长轴半径方向重合，水平极化方向与椭圆波导的短轴半径方向重合；

3)频率为f₁的两个正交模式的TE₁₁模依次传输通过输入端过渡波导、椭圆波导和输出端过渡波导后产生相移差nπ，其中n为整数；

频率为f₂的两个正交模式的TE₁₁模依次传输通过输入端过渡波导、椭圆波导和输出端过渡波导后产生相移差(n+1)π；

4)在输出圆波导内，重新得到两个频率分别为f₁和f₂的线极化模式的TE₁₁模，其中一个TE₁₁模的极化方向与输入时的极化方向相同，另一个TE₁₁模的极化方向与输入时的极化方向垂直，完成两个极化正交的TE₁₁模的极化旋转合成；

所述的高功率微波TE₁₁模极化旋转合成方法满足如下参数关系：

n为整数

其中，f₁和f₂分别是两个待合成的极化正交的TE₁₁模的频率，单位为GHz，f₁>f₂；L₁为过渡波导的长度，单位为cm；L₂为椭圆波导的长度，单位为cm；R₁为椭圆波导的横截面短轴半径、R₂为椭圆波导的横截面长轴半径；k_x1、k_y1和k_y1t(l)分别是频率为f₁的TE₁₁模在椭圆波导中水平极化方向、在椭圆波导中竖直极化方向和在过渡波导中竖直极化方向的传播常数，k_x2、k_y2和k_y2t(l)分别是频率为f₂的TE₁₁模在椭圆波导中水平极化方向、在椭圆波导中竖直极化方向和在过渡波导中竖直极化方向的传播常数，r(l)是在过渡波导中距输入圆波导或输出圆波导长度为l处的竖直极化方向的半径，单位为cm；c为真空中光速。