發(fā)布時間：2019-08-12 20:29

【摘要】：提出了一種基于光滑圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的高階TEmn模圓極化器.運用耦合波理論和數(shù)值計算方法對93 GHz TE5,1模圓極化器進行了研究和設(shè)計.設(shè)計的圓極化器由過渡段和移相段組成,結(jié)構(gòu)簡單,易于實現(xiàn).在88~98 GHz的頻帶內(nèi),最大軸比低于1.18.空間輻射測試結(jié)果證明了這種高階圓極化器的性能.為高性能的低階波導(dǎo)模式圓極化器的設(shè)計提供重要參考.
【圖文】：

6期吳澤威等:高階圓波導(dǎo)模式圓極化器的研究性能進行了驗證．最后，對設(shè)計的模式圓極化器進行了加工，測試，并討論了相關(guān)結(jié)果．1光滑波導(dǎo)圓極化器設(shè)計的基本原理任何兩個同頻率、同傳播方向且極化方向垂直的線極化波，當(dāng)它們的振幅相等但相位差±π/2時，其合成波為圓極化波［11］．因此，在波導(dǎo)內(nèi)可以通過產(chǎn)生兩個幅值相等但相位相差±π/2的線極化波來實現(xiàn)線極化波向圓極化波的轉(zhuǎn)變．為了產(chǎn)生TEmn波或者(TMmn波)圓極化波，采用如圖1所示的光滑圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其中波導(dǎo)半徑沿軸向的變化關(guān)系為:圖1圓極化器的結(jié)構(gòu)圖Fig．1Schematicofthepolarizerr(鐖，，z)=a0+a1(z)cos(2m鐖)，(1)其中:a1(z)=bzl10≤z＜l1bl1≤z≤l1+l2－b(z－2l1－l2)l1l1+l2＜z≤2l1+l2，a0為圓波導(dǎo)平均半徑，b為最大擾動量，且a0郘b，l1和l2分別表示過渡段和移相段的長度．假定入射波為線極化TE5，1波，過渡段的輸出口的橫截面則如圖2所示．當(dāng)線極化TEmn(m≠0)波或者TMmn(m≠0)波進入過渡段后，如果其最大的縱向電場沿圖ErA或ErB所示方向傳播時就會被分解成兩個分量Er1和Er2，從而實現(xiàn)了將一個線極化波分解成兩個正交的線極化波的功能．通過調(diào)整形變量的值，就可以實現(xiàn)兩個線極化波的等幅值輸出．隨著電磁波向前傳輸進入移相段后，由于移相段波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的不均勻，使得線極化波Er1和Er2有著不一樣的傳播常數(shù)．因此，通過選擇合適移相段的長度就能使得兩個線極化波之間的相位差達到π/2．因此，線極TEmn波(或者TMmn波)經(jīng)過圖1所示的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)后就能被轉(zhuǎn)換為圓極化TEmn波(或者TMmn波)．2圓極化器

個分量Er1和Er2，從而實現(xiàn)了將一個線極化波分解成兩個正交的線極化波的功能．通過調(diào)整形變量的值，就可以實現(xiàn)兩個線極化波的等幅值輸出．隨著電磁波向前傳輸進入移相段后，由于移相段波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的不均勻，使得線極化波Er1和Er2有著不一樣的傳播常數(shù)．因此，通過選擇合適移相段的長度就能使得兩個線極化波之間的相位差達到π/2．因此，線極TEmn波(或者TMmn波)經(jīng)過圖1所示的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)后就能被轉(zhuǎn)換為圓極化TEmn波(或者TMmn波)．2圓極化器的設(shè)計由于圓極化器采用的是微變的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，因而圖2移相器橫截面示意圖，ErA和ErA代表入射的線極化波的徑向最大電場分量，Er1和Er2為波導(dǎo)內(nèi)最大相位差對應(yīng)的電場分量組合Fig．2Thecrosssectionviewofthephaseshift，orientationofordinaryErAandcross-polarizedErBradialelectricfiledcomponents，aswellasthecom-ponentsEr1andEr2withthegreatestdifferenceinpropagationconstants可利用耦合波理論對其進行分析．設(shè)計的圓極化在角向方向上的變化次數(shù)與輸入模式TEmn模(或者TMmn模)場分量變化次數(shù)存在:m－(－m)=2m．(2)滿足角向耦合條件［12］，故輸入的TEmn模(或者TMmn模)會被耦合到TE－mn模(或者TM－mn模)，m取正負(fù)值僅表示極化方向不同．因而，光滑波導(dǎo)圓極化器的設(shè)計可以轉(zhuǎn)化為求解耦合波方程的方式來實現(xiàn)，其中耦合波方程的基本形式為［12-13］:dA+m'n'dz=－γm'n'A+m'n'－j∑［C+(m'n')(mn)A+mn+C－(m'n')(mn)A－mn］，(3)dA－m'n'dz=－γm'n'A－m'n'+j∑［C+(m'n')(mn)A－mn+C－(m'n')(mn)A+mn?
【作者單位】： 電子科技大學(xué)物理電子學(xué)院;
【分類號】：TN814

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本文編號：2525936