[发明专利]一种用于W波段EIO的多路空间功率合成结构

说明书

本发明提供了一种用于W波段EIO的多路空间功率合成结构，包括：多个结构相同的模式变换子模块以及一个功率合成段，其中多个结构相同的模式变换子模块呈一定角度设置，用于对W波段EIO输入端口输出的TE₁₀模式，经多路空间功率合成结构的转换，将多路EIO输出的TE₁₀模式，在空间合成为一个TEM₀₀模式；模式变换子模块包括：矩形波导‑圆波导段，用于将EIO输出的高功率微波从矩形波导向圆波导转化；圆波导‑圆波导半径过渡段，实施圆形波导TE11向圆形波导TE11的模式变换；圆波导模式变换段，用于高斯模式的输出；功率合成段，用于实现多路EIO输出的微波功率合成；矩形波导‑圆波导段、圆波导‑圆波导半径过渡段、圆波导模式变换段采用光滑坡导壁结构。

技术领域

本发明涉及高功率微波功率合成技术领域，特别是涉及一种用于W波段EIO 的多路空间功率合成结构。

背景技术

功率合成技术，就是利用多台干扰机单元发射频率相同，相位符合特定关系的电磁波，使之在空间传播过程中功率相互叠加，从而在一定方向上形成电磁波束，利用空间功率合成技术，等效辐射功率可以达到几十、几百千瓦，甚至兆瓦级，从而实现超远距离侦收和干扰。功率合成的算法思想为N个天线信号，每个信号的初始相位是随机的。各个信号相位的随机性，造成直接合成的效果不理想，达不到干扰所需的功率。为了在合成后获得较大的功率必须进行频率扫描，使信号在扫频过程中的某点合成一个理想值，设定一个门限值限制其输出，即当N个天线合成后的峰值大于或等于N倍的单个信号幅度值时才产生输出。

扩展互作用振荡器(英文名EIO，Extended Interaction Oscillator的缩写)是一种重要的小型化电真空微波辐射源。它可以有效地工作在毫米波乃至频率更高的太赫兹波段，具有结构紧凑、体积小、重量轻、功率高等优点。电磁波可以作为能量传输载体进行研究，其在无线能量传输、毫米波成像、微波能武器、微波加热等应用领域具有重要意义。这些应用都对电磁波的功率级别有一定要求，但单个EIO器件能够承载的功率有限。因此，如何将多个EIO器件输出功率在空间进行合成并有效传输是亟待解决的问题。

对于波导功率合成，一般用于固态器件输出的几十瓦功率进行合成，对于输出功率为千瓦级的EIO器件来说已不在适用，因此提出空间功率合成。由于 EIO输出的高功率模式多为矩形波导TE₁₀模，该模式不适合空间传输，因此要将该模式变换为准光模式(TEM₀₀模式)，然后向空间辐射，再进行空间功率合成。在将TE₁₀转换成TEM₀₀时，随着电磁波频率逐渐升高至毫米波甚至太赫兹波段时，传统的圆周开槽的波纹波导结构设计模式变换器容易出现毛刺，从而使波纹波导容易被高功率微波击穿，限制了其应用和发展、

因此，针对将多个EIO器件输出功率在空间进行合成并有效传输的问题，设计一种新的用于W波段EIO的多路空间功率合成结构是很有必要的。

发明内容

为了克服现有技术中这部分的缺失及不足，本发明提供一种用于W波段EIO 的多路空间功率合成结构，采用了光滑波导的结构，当TEM00模式在空间传输时，采用极化线栅结构进行空间功率合成。

本发明的目的在于提供一种用于W波段EIO的多路空间功率合成结构，包括：多个结构相同的模式变换子模块以及一个功率合成段，其中多个结构相同的模式变换子模块呈一定角度设置，用于对W波段EIO输入端口输出的TE₁₀模式，经多路空间功率合成结构的转换，将多路EIO输出的TE₁₀模式，在空间合成为一个TEM₀₀模式。

进一步地，所述模式变换子模块包括：

矩形波导-圆波导段(1)，用于将EIO输出的高功率微波从矩形波导向圆波导转化，即实现矩形波导TE10向圆形波导TE11的转化；