圆波导

摘要： 圆波导是重要的微波传输线系统之一,可做成各种用途的波导器件,对其特性的正确理解是对微波工程师和研究者的基本要求。圆波导因涉及到柱坐标系和特殊函数,本科生对此比较陌生,理解起来比较困难。为此,提出一种基于虚拟仿真可视化的辅助教学方法。这种教学方法更重视求解思路和结果的理解,而烦琐的求解过程则交给软件来完成。通过可视化的仿真结果与解析式的对比学习,对圆波导特性的理解变得比较容易,是一种有效的教学方法。

摘要： 设计一款应用于高功率微波传输的插板弯折式圆波导TE_(11)-TM_(01)模式转换器,其上半部分圆波导呈弯折型,下半部分为半圆直波导。首先,半圆波导TE_(11)模经过弯折结构移相,满足TM_(01)模模式合成的相位差条件后,进行模式转换;然后,利用十字型金属插板结构合成为圆波导的TM_(01)模输出。仿真结果表明,频率为8.254 GHz时,由TE_(11)模式转换为TM_(01)模式的转换效率最大,为98.4%,TE_(11)-TM_(01)模式转换效率大于90.0%的带宽为80.5 MHz,功率容量大于2 MW。

摘要： 针对空间尺寸要求严苛的弹载应用,提出了一种结构简单、易于工程化实现的新颖小型化二维波导旋转关节。采用窄边大比例压缩矩形波导,对常用的多种模式变换结构进行设计和仿真验证,最终提出了一种新的模式变换结构,该结构在矩形波导到圆波导模式变换块的结构基础上增加了短路面结构。通过Ansoft HFSS软件设计、仿真验证,结果表明:该结构在保证旋转关节小型化的前提下,在较宽频带范围内电压驻波比VSWR≤1.2,插入损耗S_(12)≤0.17 dB。

摘要： 微波隔离器是微波系统中不可或缺的器件,常见的隔离器都采用了铁氧体旋磁材料配合吸收负载实现电磁波的单向传输.这种器件虽然可以使电磁波单向传输,但是并不能改善能量的浪费问题,还增加了系统的复杂度.针对上述问题,本文基于电磁超材料设计了一种微波单向传输的圆波导,使用波导内壁涂覆折射率逐渐变化的材料来影响电磁波的传输特性,从而实现电磁波单向传输.本文给出了微波单向传输的电磁计算模型和超材料结构及属性,并通过简化这种超材料使其易于实现;最后通过电磁仿真分析了这种材料的电磁特性并给出了这种材料的实现方法.

摘要： 针对空间尺寸要求严苛的弹载应用,提出了一种结构简单、易于工程化实现的新颖小型化二维波导旋转关节.采用窄边大比例压缩矩形波导,对常用的多种模式变换结构进行设计和仿真验证,最终提出了一种新的模式变换结构,该结构在矩形波导到圆波导模式变换块的结构基础上增加了短路面结构.通过Ansoft HFSS软件设计、仿真验证,结果表明:该结构在保证旋转关节小型化的前提下,在较宽频带范围内电压驻波比VSWR≤1.2,插入损耗S12≤0.17 dB.

摘要： 对比分析了几种可输出圆波导TE01模激励器的仿真设计结果.结果表明,利用行波功分结构实现矩形波导TE10模到4 路矩形波导TE10模的等幅同相功分,进而合成转换成圆波导TE01模的转换过程,可在较宽的频带范围内,实现圆波导TE01模的高效激励.以中心频率 9.40 GHz仿真设计的圆波导TE01模激励器,在中心频率上的传输效率超过99.9%;在9.08~9.61 GHz的频率范围内,传输效率大于99%.实验测量结果表明,所加工激励器在较宽的频带范围内,传输损耗优于-0.2 dB,与仿真结果的差异主要来自于波导壁面的欧姆损耗和波同转换结构;器件工作频带内平坦特性良好,有利于开展测量工作.

摘要： 设计了一种尺寸紧凑并具有高功率容量的圆波导TE11-TM01模式转换器,结构呈直角转弯形状.该转换器利用传输TE11模式的圆波导与其E面分支耦合进行模式转换,并在TM01输出端口的反向传输短路面加入调配螺钉来拓宽频带.设计结果表明,转换器在工作频率12.7 GHz处的转换效率为99.6％,大于90％的带宽约20％,填充SF6绝缘气体工作时可获得12 MW的功率容量.

摘要： 针对毫米波高次模的功率合成问题,文中提出了采用径向合成思路进行功率合成的方法.利用波导对称模径向功率合成技术、非全匹配网络的稳定技术和平衡模式变换技术实现了14路毫米波高次模的圆波导径向合成.实验结果表明,该合成方法具有损耗小、合成效率高、功率容量大的特点,对功率合成技术发展和毫米波高频段的系统开发提供了参考.

摘要： During thermal power coal-fired boiler operation,it's very important for the boiler combustion stability,economic security to detect the pulverized coal concentration of pipeline.In view of the low measurement accuracy of coal concentration measurement and the online real time monitoring cannot be monitored in power plant,a new method for measuring the concentration of pulverized coal based on microwave circular waveguide is presented.The HFSS (high frequency electromagnetic) simulation software is used to build a model for measuring primary air pulverized coal concentration in power plant piping experiment,a reasonable and effective microwave emission frequency,installation angle,the type of Antenna probe,antenna installation distance and other important parameters are obtained by theoretical analysis and simulations.By field experiment in Jilin Thermal Power Plant,the results show that the selected parameter better meet the requirements of the scene,can more accurately reflect the changes in the concentration of pulverized coal,and the validity of simulation is proved.%火电厂燃煤锅炉运行过程中,准确监测一次风管道中的煤粉浓度对锅炉燃烧的稳定性,安全性和经济性至关重要.针对现阶段电厂测量煤粉浓度存在测量精度低,无法在线实时监测的缺点,提出了一种基于微波圆波导的测量煤粉浓度的方法,并采用HFSS(高频电磁)仿真软件对微波圆波导法测量电厂进行一次风管道煤粉浓度实验,并进行仿真建模,通过对微波圆波导法的理论分析以及仿真得出合理有效的微波发射频率、探头安装角度、天线探头类型以及探头安装距离等重要参数.经吉林热电厂现场指导实验,结果表明选取的参数较好地满足现场要求,能够较准确反应煤粉浓度的变化,证明了仿真研究的有效性.

摘要： Using the concept of a metallic cylinder,a metallic baffle and a dielectric slab loaded in a circular waveguide to directly convert high order TM02 circular waveguide mode into circularly polarized TE11 circular waveguide mode,a compact circular waveguide mode converter is designed.The simulation resuits by the software HFSS show that the efficiency of the mode converter is 94.6％ and the axial ratio is 1.06 at 9.4 GHz.Over the frequency range of 9.06-9.53 GHz and 8.80-9.64 GHz,the mode conversion efficiency exceeds 90％ and 80％ respectively,and the axial ratio is less than 1.2.The mode converter which avoids drawbacks like difficult design and oversize of the conventional TM02-TE11 mode converter has many advantages,such as simple design,coaxial input and output,easy fabricated and compact structure,etc.%应用金属圆筒、金属隔板和微波介质板加载金属圆波导的思想设计了一种结构紧凑的圆波导模式转换器,该模式转换器能将馈入的高阶圆波导TM02模式直接转换为圆极化的圆波导TE11模式.HFSS软件仿真结果显示:在中心频点9.4 GHz,模式转换器的转换效率为94.6％,轴比为1.06;在9.06 ～ 9.53 GHz和8.80～9.64 GHz频带范围内,转换效率分别大于90％和80％,轴比均小于1.2.该模式转换器解决了传统的TM02-TE11模式转换器设计困难、尺寸过大的问题,具有设计简单、输入输出共轴、方便加工、结构紧凑等优点.

摘要： 常规微波在圆波导中的传输损耗主要来源于波导壁损耗,而高功率微波在圆波导内传输可能造成通道内不确定的微波放电,产生等离子体,增加微波传输损耗.本文首先理论计算给出了不击穿情况下单位长度波导传输损耗与波导直径、波导内传输微波的模式、波导材料等参数的关系,并利用有限元数值模拟软件计算得到了各参数对波导传输损耗的影响关系曲线,验证了理论计算的正确性.然后,分别开展了1m长直波导在HPM系统中传输损耗的小信号测试和高功率测试,测试结果表明:对于直径50mm的1m长的不锈钢圆波导管(内表面光洁度1.6),在工作频率f0=9.7GHz的TM01模式微波通过时,插损约为0.3dB,而高功率实验测试结果表明:当该圆波导内TM01模微波最大电场强度达到350kV/cm时,经过1m长圆波导传输后HPM损耗约为0.8dB,由此推断上述条件下波导内存在等离子体,带来微波传输损耗约为0.5dB.为了证明波导内等离子体的存在,利用外磁环引导波导内电子的方法,实验得到了波导内电子轰击波导管壁的痕迹,证明了在上述条件下波导内存在等离子体吸波损耗的假设.

摘要： 本文设计了一种具有调谐结构的高效率X波段圆波导TM01激励器,该激励器是由BJ-100矩形波导、圆波导和阶梯形圆波导过渡段组成.基模矩形波导注入TE10模式,经过模式抑制结构在低过模圆波导中高效率地激励起TM01模,再通过结构紧凑的阶梯形圆波导过渡段,将低过模圆波导中的TM01模式高效率地转换至49.5mm圆波导;同时在矩形波导短路壁适当位置处设计了圆柱调谐结构,以实现模式激励器工作频带范围的拓展,数值仿真结果表明:在设计频点处,该激励器转换效率约为99.9％、±150MHz范围内转换效率大于99％;圆柱调谐结构在保证最大转换效率大于99％的同时,可实现最佳工作频点在300MHz范围内的连续调节.

摘要： 旋转关节主要用于雷达通信中需要运动的天线和固定设备之间的连接。本文介绍了一种圆波导模旋转关节的工作原理，其具不但功率容量大而且在整个工作频带内保持了幅度的平稳性和相位的一致性。应用HFSS软件对Ka频段圆波导旋转关节进行了优化仿真，测试结果显示在工作频段内实现了较低的损耗和不错的稳定性。

摘要： 本文分析了圆波导中几个常用模式的场结构特点和辐射特性,介绍了在多模跟踪中多个模式斜率等化的应用,并讨论了与矩形波导模式转换机理。

摘要： 本文提出了一种圆波导为截止波导的盒形窗的设计方法,针对这种新型盒形窗的主要结构参数,利用HFSS得出了各个参数对其驻波系数的影响,从而找到了一种较好的结构尺寸,使得它可以应用在较宽的工作频带,计算结果与实测值基本吻合.

摘要： 共焦波导是一种新型的回旋行波管高频结构,共焦波导通过衍射损耗降低模式密度,提高回旋行波管的稳定性.然而如果在互作用结束后依然采用共焦波导输出,那么长距离的衍射损耗也会相当大,所以需要在输出段将开放式的共焦波导转换为封闭的圆波导输出.本文设计了170GHz共焦回旋行波管的输出段,将工作模式TE06转换为圆波导中的TE03模式,降低传输损耗.

摘要： 太赫兹波的频率较高,在波导传输中损耗较大.本文采用微扰法对太赫兹波在矩形波导和圆波导中传输时的损耗进行了理论分析,并对矩形波导与圆波导中不同频率,不同尺寸以及不同模式的衰减特性进行了比较,结果表明采用圆波导TEOn模传输可获得最小的衰减.

摘要： 本文从模式耦合理论出发,利用在圆波导中波导半径周期微扰而实现TE61-TE62模式变换器设计的理论计算公式,通过程序对考虑相位重匹配情况下相应的结构参数进行优化设计.使用电磁仿真软件对设计的模式变换器进行仿真验证,使得在W波段中心频率为95GHz时TE61-TE62的模式转换效率达到99.1％,转换效率超过95％的带宽达到3.5GHz,满足回旋管模式变换器低功率测量的需要.

摘要： 提出了一种基于圆波导的新型异向传输线,与现有基于微带电路的异向传输线相比,这种结构有更高的工作频率、损耗较低和很高的功率容量;与最近提出的基于同轴波导和矩形波导的异向传输线相比,这种结构更简单容易实现.场论与有限元仿真的结果均表明这种结构在特定的频段表现出明显的异向特性.最后讨论了这种异向传输线作为移相器的应用.

摘要： 介绍了两种常见的具有过渡结构的模式转换器;采用有限元法对一种过渡结构的矩圆模式转换器内的电磁分布进行计算模拟;根据模拟的电场的形状以及其它相关的数据来判断此时矩圆模式转换器的形状和性能;分析了两种模式转换器的局限性并给出了克服这种局限性的方案.数值模拟结果表明,选择合适的过渡结构的矩圆模式转换器能有效的传输微波能量并激发所需的模式,为设计高效的微波传输系统提供了理论依据.

摘要： 本发明公开一种矩形波导TE10模到圆波导旋转TE11模的模式转换器，包括共面魔T结构、4路合成器、若干折弯波导、两个3dB耦合器和四个90°波导扭转器；共面魔T结构的两个输出端口分别经对应折弯波导弯折180°连接至对应3dB耦合器输入端；两个3dB耦合器关于4路合成器中心轴中心对称，直通端和耦合端分别经对应90°波导扭转器连接至4路合成器输入端；与同一个3dB耦合器相连的两个90°波导扭转器关于该3dB耦合器沿电磁信号传输方向的中心轴180°旋转对称；与不同3dB耦合器相连的两对90°波导扭转器关于4路合成器对称面平面对称。该模式转换器具有设计简便、模式纯度高、易于加工制作、转换效率高的优点。

摘要： 本发明公开了一种矩形波导TE10模‑圆波导TE01模式转换器，属于微波、毫米波传输器件技术领域。包括矩形波导功分网络，四极波导TE01模式转换结构，四极波导‑圆波导过渡结构。标准矩形波导输入的TE10模通过矩形波导功分网络，分成四个等幅的TE10模；然后同时注入四极波导TE01模式转换结构中，激励起对应的TE01模式；最后，四极波导TE01模式转换结构中的TE01模通过四极波导‑圆波导过渡结构渐变为圆波导TE01模，实现矩形波导TE10模式到圆波导TE01模式的转换。本发明能够有效抑制寄生模式的产生，使得整个模式变换器具有高效率、高纯度、宽频带的特点。此外，本发明的波导模式变换器结构紧凑，简单，易于加工和装配，具有很好的工程实用性。

摘要： 本发明公开了一种矩形波导TE10模到圆波导TE21模宽带模式变换器，属于微波、毫米波器件技术领域。该模式变换器包括依次连接且内壁光滑过渡的标准矩形波导‑T型波导渐变段、T型波导、T型波导‑第二矩形波导渐变段、第二矩形波导、第二矩形波导‑十字型波导渐变段、十字型波导、十字型波导‑圆波导渐变段、以及圆波导。通过改变腔体形状，从而改变约束电磁波在波导中传播时的边界条件，并借助矩形波导的TE20模和十字波导的TE22模两个中转模式的方案，实现线性渐变结构的矩形波导TE10模到圆波导TE21模模式变换器的40％相对宽带、大于98％的高效率变换。

摘要： 本发明公开了一种新型的矩形波导TE10‑圆波导TE01模式转换器，该模式转换器在把矩形波导TE10模转换为圆波导TE01模的同时，能很好地抑制多个低次模的传输，得到的圆波导中TE01模纯度较高。本发明所述新型的矩形波导TE10‑圆波导TE01模式转换器插入损耗小，电路构架简洁，可由现有工艺和技术条件实现，具有很好的应用前景。

摘要： 本发明公开了一种圆波导谐振器及单腔单调圆波导电调滤波器，属于微波滤波器技术领域。该圆波导谐振器包括外导体、支架、电机、调谐导体和活塞盘，其中，活塞盘固定于调谐导体下方并位于外导体的内腔中，活塞盘的外径小于外导体的内径，活塞盘的轮面上设有凹槽，凹槽内设有指型簧片，指型簧片与外导体的内腔壁构成弹性短路接触；电机用于驱动调谐导体进行上下直线运动。该单腔单调圆波导电调滤波器包括多个圆波导谐振器。本发明结构简单，易于实现，通过设计外导体内腔的结构尺寸，可以实现X频段的大功率圆波导电调滤波器，且每个圆波导谐振器分别由一个独立的电机进行控制，实现了圆波导腔体单腔单调的特性。

摘要： 一种矩形波导模与圆波导的圆电模相互转换高频电路结构，其矩形波导与同轴谐振腔正交连接，同轴谐振腔内壁通过圆周均匀分布的耦合孔与圆波导相连接，圆波导一端连接对于工作模式TE

摘要： 本发明涉及一种紧凑型矩形波导‑圆波导模式转换器。一种紧凑型矩形波导‑圆波导模式转换器，包括矩形波导端口、二路功分结构1、两个折叠型二路功分结构2、空心金属圆柱、阶梯型模式变换器、圆波导输出端口。信号从矩形波导输入并按TE10模传输，随后被二路功分结构1和两个折叠型二路功分结构2分为四路并传输到十字交叉结构中，最后通过阶梯型模式变换器变换为TE01模，从圆波导输出端口输出。在现有理论基础上，采用折叠型二路功分结构，提供了一种紧凑型矩形波导‑圆波导模式转换器，具有尺寸较小，结构紧凑，带宽较宽的特性，且易于加工，可以解决现有技术中矩形波导到圆波导的模式转换器结构尺寸较大，带宽较窄的问题。

摘要： 本发明公开一种矩形波导TE10模到圆波导旋转TE11模的模式转换器，包括共面魔T结构、4路合成器、若干折弯波导、两个3dB耦合器和四个90°波导扭转器；共面魔T结构的两个输出端口分别经对应折弯波导弯折180°连接至对应3dB耦合器输入端；两个3dB耦合器关于4路合成器中心轴中心对称，直通端和耦合端分别经对应90°波导扭转器连接至4路合成器输入端；与同一个3dB耦合器相连的两个90°波导扭转器关于该3dB耦合器沿电磁信号传输方向的中心轴180°旋转对称；与不同3dB耦合器相连的两对90°波导扭转器关于4路合成器对称面平面对称。该模式转换器具有设计简便、模式纯度高、易于加工制作、转换效率高的优点。

摘要： 本发明公开了一种圆波导与矩形波导的径向过渡转换结构，包括圆波导与径向波导过渡体、径向波导与矩形波导过渡体；圆波导与径向波导过渡体包括在圆波导的端壁设置有匹配圆台，匹配圆台的圆心与圆波导的横截面的圆心重合，并且匹配圆台的半径小于圆波导的横截面的半径，在圆波导的圆弧侧壁面径向向外延伸出第一过渡波导；径向波导与矩形波导过渡体包括与第一过渡波导的出口连接、径向延伸且开口宽度渐宽的第二过渡波导，第二过渡波导的出口连接输出矩形波导。本发明通过圆波导与矩形波导的径向过渡结构实现了圆波导TE01模式与矩形波导TE10模式之间的相互转换，具有结构统一，幅度相位一致性好、低损耗、输出端口之间隔离度大的特点。

摘要： 本实用新型公开了一种圆波导谐振器及单腔单调圆波导电调滤波器，属于微波滤波器技术领域。该圆波导谐振器包括外导体、支架、电机、调谐导体和活塞盘，其中，活塞盘固定于调谐导体下方并位于外导体的内腔中，活塞盘的外径小于外导体的内径，活塞盘的轮面上设有凹槽，凹槽内设有指型簧片，指型簧片与外导体的内腔壁构成弹性短路接触；电机用于驱动调谐导体进行上下直线运动。该单腔单调圆波导电调滤波器包括多个圆波导谐振器。本实用新型结构简单，易于实现，通过设计外导体内腔的结构尺寸，可以实现X频段的大功率圆波导电调滤波器，且每个圆波导谐振器分别由一个独立的电机进行控制，实现了圆波导腔体单腔单调的特性。