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申请/专利权人：中国人民解放军国防科技大学

摘要：本发明公开了一种多臂膜片加载式变极化器，目的是解决现有介质板变极化器、铁氧体变极化器功率容量较低的缺陷。本发明由多臂模式转换器和两个膜片加载式圆极化器组成。多臂模式转换器和第一膜片加载式圆极化器的圆波导段对接，第二膜片加载式圆极化器和第二膜片加载式圆极化器的圆波导段对接。多臂模式转换器由功分结构、功合结构和N个E面弯波导构成。两个膜片加载式圆极化器完全相同，由圆波导和金属膜片构成。金属膜片沿第三圆波导轴线对称焊接在第三圆波导内壁两侧，呈实心船状。本发明模式转换效率高，在中心频率处的传输效率超过99％。本发明结构简单，变极化功能实现容易，可以实现GW级的功率容量。

主权项：1.一种多臂膜片加载式变极化器，其特征在于多臂膜片加载式变极化器采用金属材料制备，由多臂模式转换器1、2个膜片加载式圆极化器即第一膜片加载式圆极化器2和第二膜片加载式圆极化器3组成，第二膜片加载式圆极化器3与第一膜片加载式圆极化器2完全相同；多臂模式转换器1与第一膜片加载式圆极化器2机械连接，第一膜片加载式圆极化器2与第二膜片加载式圆极化器3通过旋转关节连接，第一膜片加载式圆极化器2与第二膜片加载式圆极化器3之间能同轴旋转；多臂模式转换器1将TM01模式微波转换为圆极化TE11模式；第一膜片加载式圆极化2将圆极化TE11模式转换为线极化TE11模式；第二膜片加载式圆极化3将线极化TE11模式转换为圆极化TE11模式；多臂模式转换器1由盘形多路功分结构11、N个180度E面弯波导12和盘形多路功合结构13组成，其中盘形多路功分结构11与盘形多路功合结构13通过N个180度E面弯波导12连接；盘形多路功分结构11由第一圆波导111、第一内导体113、第一圆筒112构成；第一圆筒112一端开口，另一端封闭，靠近封闭端的筒内同轴嵌套有第一内导体113；第一圆波导111的一端与第一圆筒112开口端通过倒角同轴连接，第一圆波导111的另一端为微波的输入端口，且第一圆波导111与第一圆筒112之间倒角半径为D1，倒角深度为H1；第一内导体113形状为圆台，第一内导体113的圆台底部紧贴第一圆筒112封闭端内表面；第一圆波导111直径为D0，长度为H0，第一圆波导111侧壁厚度为d；第一内导体113的圆台顶部直径为D2，底部直径为D3，高度为H2，厚度等于d；第一圆筒112外直径为D7，长度为b，侧壁厚度等于d，在第一圆筒112侧面均匀伸出N个矩形波导即第一矩形波导1111，…，第n矩形波导111n，…，第N矩形波导111N，N为正偶数，1≤n≤N；矩形波导长为a，宽等于b，与第一圆筒112的中心轴距离为D72，N个矩形波导分别与N个180度E面弯波导12相连接；盘形多路功分结构11将从第一圆波导111端口输入的TM01模式微波功分成N个TE10模式微波，N个TE10模式微波分别通过径向分布的N个180度E面弯波导12传输至盘形多路功合结构13；N个180度E面弯波导12用以连接盘形多路功分结构11与盘形多路功合结构13，呈角向分布，端口尺寸为a×b；N个E面弯曲波导径向长度不同，180度E面弯波导12的E面弯曲角度为180度，内壁倒角半径为r3，外壁C型倒角半径为H3，内壁厚度等于d；180度E面弯波导12微波输入端分别连接在第一圆筒112的N个矩形波导上；N个180度E面弯波导12将由连接盘形多路功分结构11产生的TE10模式的传输方向进行反向，并且通过N个180度E面弯波导12的径向长度的不同调节对应180度E面弯波导12中TE10模式的输出相位；盘形多路功合结构13由第二圆波导131、第二内导体133、第二圆筒132构成，其中第二圆筒132一端开口，一端封闭，第二内导体133同轴嵌套于第二圆波导131和第二圆筒132内部；第二圆波导131的一端为微波输出端口；第二内导体133由一个圆柱体1333和两个圆台体即第一圆台体1331和第二圆台体1332组成；第二内导体133的第一圆台体1331底部紧贴第二圆筒132封闭端的内表面；第二圆波导131直径等于D0，长度为H8，侧壁厚度等于d；第二内导体133的第一圆台体1331底部直径为D4，顶部直径为D5，高度为H4，侧壁厚度等于d；第二内导体133的圆柱体1333直径等于D5，长度为H6，侧壁厚度等于d；第二内导体133的第二圆台体1332底部直径等于D5，顶部直径为D6，高度等于H8；第二圆筒132直径等于D7，长度等于b，侧壁厚度等于d，且在第二圆筒132侧面均匀开有N个第二圆筒矩形波导，即第一第二圆筒矩形波导1311，…，第n第二圆筒矩形波导131n，…，第N第二圆筒矩形波导131N，第二圆筒矩形波导1311，…，第n第二圆筒矩形波导131n，…，第N第二圆筒矩形波导131N的长均等于a，宽均等于b，与第二圆筒132中心轴距离均为D72，用以与N个180度E面弯波导12的微波输出端相连；盘形多路功合结构13将从N个180度E面弯波导12输出的N个不同相位的矩形TE10模式微波进行功率合成，将合成之后的微波通过第二圆波导131的输出端口输出；第二圆波导131与第二圆筒132的连接处进行C型倒角，倒角深度为H5；第二内导体133的第一圆台体1331与第二圆筒132之间也进行C型倒角，倒角深度等于H4；第二内导体133的圆柱体1333与第二圆台体1332连接处倒角半径为r4；第二内导体133圆台顶部倒角半径为r5；第一膜片加载式圆极化器2由第三圆波导21、第一膜片22和第二膜片23构成；第三圆波导21内半径为R0，长度为L1，侧壁厚度等于d；第一膜片22和第二膜片23沿第三圆波导21的轴线OO’对称焊接在第三圆波导21内壁，第一膜片22中心位置与输入端口和输出端口的距离相等；第一膜片22和第二膜片23的形状完全相同，呈实心船状；第一膜片22由第一左膜片斜坡221、第一膜片中间段222、第一右膜片斜坡223组成；第一左膜片斜坡221和第一右膜片斜坡223的形状完全相同，第一左膜片斜坡221呈斜切圆柱状，即由一与圆柱端面和圆柱侧面相交的平面对实心圆柱进行分割后留下的仅有三个面的部分，第一左膜片斜坡221轴向长度为L2；第一膜片中间段222呈圆柱水平横切状，即由一与两端面相交且与轴线平行的平面对实心圆柱进行分割后两端弧形为劣弧的部分，第一膜片中间段222轴向长度为L3，第一膜片中间段222的厚度为h；第一右膜片斜坡223与第一膜片中间段222相连位置进行倒角处理，倒角半径为r；第二膜片23由第二左膜片斜坡231、第二膜片中间段232、第二右膜片斜坡233组成，其中第二左膜片斜坡231和第二右膜片斜坡233的形状完全相同；第二左膜片斜坡231的轴向长度等于L2，第二膜片中间段232的轴向长度等于L3，第二膜片中间段232的厚度等于h；第二右膜片斜坡233与第二膜片中间段232相连位置进行倒角处理，倒角半径等于r；第三圆波导21为膜片加载式圆极化器2的输出波导，第一膜片22、第二膜片23通过改变电磁波在垂直于膜片方向的传播常数从而实现圆极化；第三圆波导21与多臂模式转换器1机械连接。

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