阅读说明：本技术 一种同轴模式转换器及应用该转换器的微波辐射控制方法 (Coaxial mode converter and microwave radiation control method applying same ) 是由 李正红 谯志强 于 2021-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种同轴模式转换器及应用该转换器的微波辐射控制方法,主要解决现有转换器输入波导和输出波导不处于同一轴线、微波辐射的极化方向难以控制的问题。该转换器包括输入圆波导,与输入圆波导相接并倾斜设置的第一倾斜圆波导,与第一倾斜圆波导另一端相接并与输入圆波导平行的圆直相位匹配圆波导,关于圆直相位匹配圆波导的中心对称设置的第二倾斜圆波导,以及与第二倾斜圆波导另一端相接的输出圆波导；其中,所述输入圆波导和输出圆波导的中心处于同一轴线上。本发明实现了圆波导TM01到圆波导TE11模式的完全转换,从输出端输出圆波导TE11模式的微波,同时还要保证输入波导和输出波导处于同一轴线。(The invention discloses a coaxial mode converter and a microwave radiation control method using the same, and mainly solves the problems that an input waveguide and an output waveguide of the conventional converter are not in the same axis, and the polarization direction of microwave radiation is difficult to control. The converter comprises an input circular waveguide, a first inclined circular waveguide which is connected with the input circular waveguide and is obliquely arranged, a round straight phase matching circular waveguide which is connected with the other end of the first inclined circular waveguide and is parallel to the input circular waveguide, a second inclined circular waveguide which is symmetrically arranged about the center of the round straight phase matching circular waveguide, and an output circular waveguide which is connected with the other end of the second inclined circular waveguide; wherein the centers of the input circular waveguide and the output circular waveguide are on the same axis. The invention realizes the complete conversion from the circular waveguide TM01 to the circular waveguide TE11 mode, outputs the microwave of the circular waveguide TE11 mode from the output end, and simultaneously ensures that the input waveguide and the output waveguide are positioned on the same axis.)

一种同轴模式转换器及应用该转换器的微波辐射控制方法

技术领域

本发明涉及一种真空微波器件的微波输出结构，具体地说，是涉及一种同轴模式转换器及应用该转换器的微波辐射控制方法。

背景技术

高功率微波(HPM)作为一种新型的电磁干扰手段，主要针对电子侦察、通信、合成孔径雷达等多种目标进行干扰和攻击，可降级或损伤微波传感器，从而使其失去地面监控，侦察和成像失去相应的侦察作战效能。由于同轴输出具有宽谱输出特性及多数HPM器件(如MILO，BWO，RKA)的工作模式是TM01模式，这种模式的空间辐射是空心束，不利于微波在实际应用中对目标发挥作用，通常需要一个特殊模式转换结构使输出微波的空间辐射是实心束。现有的模式转换器通常为蛇形(或S形)模式变换器，由于输入波导和输出波导不处于同一轴线，增加了实用中目标准直的难度，且尽管输出微波极化方向平行于模式转换器所处平面，使得模式转换器的旋转会带来输出波导和相应辐射喇叭的偏移运动，限制了微波辐射的极化方向控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种同轴模式转换器及应用该转换器的微波辐射控制方法，主要解决现有转换器输入波导和输出波导不处于同一轴线、微波辐射的极化方向难以控制的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种同轴模式转换器，包括输入圆波导，与输入圆波导相接并倾斜设置的第一倾斜圆波导，与第一倾斜圆波导另一端相接并与输入圆波导平行的圆直相位匹配圆波导，关于圆直相位匹配圆波导的中心对称设置的第二倾斜圆波导，以及与第二倾斜圆波导另一端相接的输出圆波导；其中，所述输入圆波导和输出圆波导的中心处于同一轴线上。

进一步地，在本发明中，所述输入圆波导、第一倾斜圆波导、圆直相位匹配圆波导、第二倾斜圆波导、输出圆波导的直径均为输入微波波长的1.1倍。

进一步地，在本发明中，所述第一倾斜圆波导、第二倾斜圆波导与输入圆波导、输出圆波导所在的水平轴线所形成的锐角为20°。

进一步地，在本发明中，所述第一倾斜圆波导、第二倾斜圆波导的长度为输入微波波长的3.0倍。

进一步地，在本发明中，所述圆直相位匹配圆波导的长度为输入微波波长的1.6倍。

基于上述同轴模式转换器，本发明还提供了一种微波辐射的极化方向控制方法，包括如下步骤：

(S1)在输入圆波导、输出圆波导上安装实现动真空的选择关节；

(S2)在输入圆波导一端固定产生角向对称的TM01模微波的高功率微波发生器，在输出圆波导的输出端固定辐射喇叭；

(S3)将轴模式转换器沿z轴旋转，则辐射微波极化方向也随着同轴模式转换器沿z轴旋转也相应改变，由此实现微波辐射的极化方向控制。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过将圆波导TM01模式的微波从输入圆波导端输入，进入同轴模式转换器，使得TM01模式微波在第一个倾斜圆波导中逐渐转换为TE11模式微波，在这个模式转换过程中，在适当位置安装一个平行于输入圆波导的圆直相位匹配波导，改变模式转换过程中的相位匹配关系，以适应模式转换过程在第二个倾斜圆波导继续进行，直到模式转换在需要位置完成，实现圆波导TM01到圆波导TE11模式的完全转换，从输出端输出圆波导TE11模式的微波，同时保证了输入波导和输出波导处于同一轴线。

(2)本发明在使用时，在输入、输出波导处安装实现动真空的选择关节，尽管高功率微波发生器和辐射喇叭固定，但机械上同轴模式转换器仍可以沿z轴旋转，高功率微波发生器产生的微波是TM01模，角向对称，则随着同轴模式转换器沿z轴旋转，使得辐射微波极化方向也随着同轴模式转换器沿z轴旋转也相应改变，由此可以实现微波辐射的极化方向控制。

附图说明

图1为本发明中同轴模式转换器的结构示意图。

图2为本发明中同轴模式转换器的使用状态结构示意图。

图3为本发明中同轴模式转换器内微波电场(Ey)分布图。

图4为本发明中同轴模式转换器内辐射方向图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-输入圆波导，2-第一倾斜圆波导，3-圆直相位匹配圆波导，4-第二倾斜圆波导，5-输出圆波导，6-选择关节，7-高功率微波发生器，8-辐射喇叭。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

实施例

如图1～4所示，本发明公开的一种同轴模式转换器，包括输入圆波导1，与输入圆波导1相接并倾斜设置的第一倾斜圆波导2，与第一倾斜圆波导2另一端相接并与输入圆波导1平行的圆直相位匹配圆波导3，关于圆直相位匹配圆波导3的中心对称设置的第二倾斜圆波导4，以及与第二倾斜圆波导4另一端相接的输出圆波导5；其中，所述输入圆波导1和输出圆波导5的中心处于同一轴线上。

其中，所述输入圆波导1、第一倾斜圆波导2、圆直相位匹配圆波导3、第二倾斜圆波导4、输出圆波导5的直径均为输入微波波长的1.1±0.1倍。所述第一倾斜圆波导2、第二倾斜圆波导4与输入圆波导1、输出圆波导5所在的水平轴线所形成的锐角为20±0.1°。所述第一倾斜圆波导2、第二倾斜圆波导4的长度为输入微波波长的3.0±0.1倍。所述圆直相位匹配圆3波导的长度为输入微波波长的1.60±0.1倍。

使用时，圆波导TM01模式的微波从输入圆波导端输入，进入同轴模式转换器，TM01模式微波在第一个倾斜圆波导中逐渐转换为TE11模式微波，在这个模式转换过程中，相位匹配圆波导改变模式转换过程中的相位匹配关系，以适应模式转换过程在第二个倾斜圆波导继续进行，直到模式转换在需要位置完成，实现圆波导TM01到圆波导TE11模式的完全转换，从输出端输出圆波导TE11模式的微波，同时还要保证输入波导和输出波导处于同一轴线。

同时，在输入、输出圆波导处安装实现动真空的选择关节6，尽管高功率微波发生器7和辐射喇叭8固定，但机械上同轴模式转换器仍可以沿z轴旋转，高功率微波发生器产生的微波是TM01模，角向对称，则随着同轴模式转换器沿z轴旋转，使得辐射微波极化方向也随着同轴模式转换器沿z轴旋转也相应改变，由此可以实现微波辐射的极化方向控制。因此，与现有技术相比，本发明具有突出的实质性特点和显著的进步。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。