矩形波导TM11-TE10模式转换器的初步设计

摘要

设计了一种矩形波导隔断插板式TM11-TE10模式转换器.其结构是在矩形波导横截面窄边的中部,平行于横截面宽边插入一块金属平板,将其等分为上下两个矩形波导,将TM11模式转换为分别位于上下两个矩形波导内相位相反的TE10模式.然后分别在上下两个矩形波导内,平行于窄边等间距地插入一组金属薄板.TE10模式微波经过轴向长度差为合适值的上下两组插板后,相移差变为180°,使原本相位相反的TE10模式转为同向,最后通过阻抗渐变合成单个波导的TE10模式.该模式转换器可与带状电子束高功率微波源共轴,其横向最大尺寸可与带状电子束高功率微波源矩形输出口保持一致,轴向长度较短,结构简单、紧凑.利用有限元算法仿真软件,对该设计方案进行了验证和初步优化设计.初步的设计结果表明:当相对带宽为10％时,TM11至TE10模式的转换效率大于0.45 dB,可满足带状电子束高功率微波源对输出结构的设计要求.