【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(yùn)用耦合波理論和數(shù)值計(jì)算方法對(duì)93 GHz TE5,1模圓極化器進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì).設(shè)計(jì)的圓極化器由過渡段和移相段組成,結(jié)構(gòu)簡單,易于實(shí)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(jì)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(jìn)行了驗(yàn)證．最后，對(duì)設(shè)計(jì)的模式圓極化器進(jìn)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(jì)的基本原理任何兩個(gè)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(shí)，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(gè)幅值相等但相位相差±π/2的線極化波來實(shí)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(dòng)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(jìn)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(shí)就會(huì)被分解成兩個(gè)分量Er1和Er2，從而實(shí)現(xiàn)了將一個(gè)線極化波分解成兩個(gè)正交的線極化波的功能．通過調(diào)整形變量的值，就可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)線極化波的等幅值輸出．隨著電磁波向前傳輸進(jìn)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(gè)線極化波之間的相位差達(dá)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(gè)分量Er1和Er2，從而實(shí)現(xiàn)了將一個(gè)線極化波分解成兩個(gè)正交的線極化波的功能．通過調(diào)整形變量的值，就可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)線極化波的等幅值輸出．隨著電磁波向前傳輸進(jìn)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(gè)線極化波之間的相位差達(dá)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(jì)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(duì)應(yīng)的電場分量組合Fig．2Thecrosssectionviewofthephaseshift，orientationofordinaryErAandcross-polarizedErBradialelectricfiledcomponents，aswellasthecom-ponentsEr1andEr2withthegreatestdifferenceinpropagationconstants可利用耦合波理論對(duì)其進(jìn)行分析．設(shè)計(jì)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(huì)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(jì)可以轉(zhuǎn)化為求解耦合波方程的方式來實(shí)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(hào)】：TN814

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本文編號(hào)：2525936