【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于微波功率傳輸，尤其涉及一種金屬圓波導到太赫茲介質圓波導間的能量耦合裝置。
技術介紹
1、在空間太赫茲通信系統的應用中，為實現系統靈活空間布局、寬帶信號傳輸以及載荷穿艙連接等能力，一般可采用具備寬帶低損傳輸特性的太赫茲介質圓波導來實現通信系統中各部組件間的柔性有線連接。
2、由于現有太赫茲通信系統中的波導接口形式大多為金屬矩形波導，而太赫茲介質圓波導結構中通常傳輸的為混合模he11，該模式與金屬圓波導或通信系統中的反射面天線饋源中傳輸的準高斯模式he11相似，但太赫茲介質圓波導中傳輸的he11模式電場分量橫向分量幅度不相等，因此采用常規的te10至he11模式變換器無法實現金屬矩形波導到太赫茲介質圓波導間的高效耦合。為避免混淆，以下內容用he11'表示太赫茲介質圓波導中的模式。
3、emmanuel?decrossas等人提出一種基于介質透鏡的金屬波導與太赫茲介質圓波導間的耦合裝置，其實現了金屬波導與太赫茲介質圓波導間的高效互連，但該耦合裝置為保證一個良好的傳輸性能，結構整體長度過長，且結構相對復雜，對于太赫茲頻段的加工實現存在一定的難度。
4、由于太赫茲介質圓波導中傳輸的he11'模式與圓波導或天線饋源中的he11模式存在一定的相似性，因此可將矩形波導到太赫茲介質圓波導間的能量耦合分為矩形波導te10-圓波導he11和圓波導he11-太赫茲介質圓波導he11'兩部分分別進行設計。其中，矩形波導te10模式到圓波導he11模式之間的耦合方式較多且技術手段成熟，已在微波和太赫茲頻段得
技術實現思路
1、本專利技術的技術解決問題：克服現有技術的不足，提供一種金屬圓波導到太赫茲介質圓波導間的能量耦合裝置，可實現太赫茲頻段寬帶的金屬圓波導到太赫茲介質圓波導間的高效能量耦合，具有結構簡單、緊湊，能量耦合效率高、工作帶寬寬、易加工等優點。
2、為了解決上述技術問題，本專利技術公開了一種金屬圓波導到太赫茲介質圓波導間的能量耦合裝置，包括：金屬圓波導、介質半球體和介質圓柱；
3、介質半球體和介質圓柱設置在金屬圓波導的右側；
4、介質半球體位于金屬圓波導內；
5、介質圓柱與金屬圓波導右側端面連接。
6、在上述金屬圓波導到太赫茲介質圓波導間的能量耦合裝置中，該能量耦合裝置作為準高斯模式he11波導與太赫茲介質圓波導的連接器，左側的輸入端與準高斯模式he11波導連接，右側的輸出端與太赫茲介質圓波導連接，用于實現準高斯模式he11波導的he11模式到太赫茲介質圓波導的he11'模式的模式轉換。
7、在上述金屬圓波導到太赫茲介質圓波導間的能量耦合裝置中，準高斯he11模式的電磁信號由能量耦合裝置的輸入端輸入至金屬圓波導內，經介質半球體進行能量耦合后，由介質圓柱將耦合后的電磁信號經能量耦合裝置的輸出端傳輸至太赫茲介質圓波導中。
8、在上述金屬圓波導到太赫茲介質圓波導間的能量耦合裝置中，金屬圓波導的直徑與介質半球體的直徑相等，且與太赫茲介質圓波導纖芯的直徑相等。
9、在上述金屬圓波導到太赫茲介質圓波導間的能量耦合裝置中，介質半球體的材料和介質圓柱的材料與太赫茲介質圓波導纖芯的材料相同。
10、在上述金屬圓波導到太赫茲介質圓波導間的能量耦合裝置中，介質半球體、介質圓柱和太赫茲介質圓波導纖芯的材料均為聚丙烯pp。
11、在上述金屬圓波導到太赫茲介質圓波導間的能量耦合裝置中，介質圓柱的直徑d為太赫茲介質圓波導纖芯直徑的1.2～1.5倍。
12、在上述金屬圓波導到太赫茲介質圓波導間的能量耦合裝置中，介質半球體與金屬圓波導右側端面共軸同心，且介質半球體的球心到金屬圓波導左側端面圓心間的距離為l。
13、在上述金屬圓波導到太赫茲介質圓波導間的能量耦合裝置中，介質半球體與介質圓柱共軸同心連接。
14、在上述金屬圓波導到太赫茲介質圓波導間的能量耦合裝置中，介質圓柱與金屬圓波導右側端面共軸同心連接。
15、本專利技術具有以下優點：
16、(1)本專利技術公開了一種金屬圓波導到太赫茲介質圓波導間的能量耦合裝置，利用太赫茲波的準光特性，結合凸透鏡原理，設計實現了金屬圓波導到太赫茲介質圓波導的高效能量耦合，且有效減小了能量耦合裝置長度。
17、(2)本專利技術公開了一種金屬圓波導到太赫茲介質圓波導間的能量耦合裝置，通過加載介質圓柱的方式，有效保證了介質半球體與金屬圓波導以及太赫茲介質圓波導間的共軸平齊要求，且加工裝配相對簡單。
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1.一種金屬圓波導到太赫茲介質圓波導間的能量耦合裝置，其特征在于，包括：金屬圓波導(1)、介質半球體(2)和介質圓柱(3)；
2.根據權利要求1所述的金屬圓波導到太赫茲介質圓波導間的能量耦合裝置，其特征在于，該能量耦合裝置作為準高斯模式HE11波導與太赫茲介質圓波導的連接器，左側的輸入端(4)與準高斯模式HE11波導連接，右側的輸出端(5)與太赫茲介質圓波導連接，用于實現準高斯模式HE11波導的HE11模式到太赫茲介質圓波導的HE11'模式的模式轉換。
3.根據權利要求2所述的金屬圓波導到太赫茲介質圓波導間的能量耦合裝置，其特征在于，準高斯HE11模式的電磁信號由能量耦合裝置的輸入端(4)輸入至金屬圓波導(1)內，經介質半球體(2)進行能量耦合后，由介質圓柱(3)將耦合后的電磁信號經能量耦合裝置的輸出端(5)傳輸至太赫茲介質圓波導中。
4.根據權利要求2所述的金屬圓波導到太赫茲介質圓波導間的能量耦合裝置，其特征在于，金屬圓波導(1)的直徑與介質半球體(2)的直徑相等，且與太赫茲介質圓波導纖芯的直徑相等。
5.根據權利要求2所述的金屬
6.根據權利要求5所述的金屬圓波導到太赫茲介質圓波導間的能量耦合裝置，其特征在于，介質半球體(2)、介質圓柱(3)和太赫茲介質圓波導纖芯的材料均為聚丙烯PP。
7.根據權利要求2所述的金屬圓波導到太赫茲介質圓波導間的能量耦合裝置，其特征在于，介質圓柱(3)的直徑D為太赫茲介質圓波導纖芯直徑的1.2～1.5倍。
8.根據權利要求1所述的金屬圓波導到太赫茲介質圓波導間的能量耦合裝置，其特征在于，介質半球體(2)與金屬圓波導(1)右側端面共軸同心，且介質半球體(2)的球心到金屬圓波導(1)左側端面圓心間的距離為L。
9.根據權利要求1所述的金屬圓波導到太赫茲介質圓波導間的能量耦合裝置，其特征在于，介質半球體(2)與介質圓柱(3)共軸同心連接。
10.根據權利要求1所述的金屬圓波導到太赫茲介質圓波導間的能量耦合裝置，其特征在于，介質圓柱(3)與金屬圓波導(1)右側端面共軸同心連接。
...【技術特征摘要】
1.一種金屬圓波導到太赫茲介質圓波導間的能量耦合裝置，其特征在于，包括：金屬圓波導(1)、介質半球體(2)和介質圓柱(3)；
2.根據權利要求1所述的金屬圓波導到太赫茲介質圓波導間的能量耦合裝置，其特征在于，該能量耦合裝置作為準高斯模式he11波導與太赫茲介質圓波導的連接器，左側的輸入端(4)與準高斯模式he11波導連接，右側的輸出端(5)與太赫茲介質圓波導連接，用于實現準高斯模式he11波導的he11模式到太赫茲介質圓波導的he11'模式的模式轉換。
3.根據權利要求2所述的金屬圓波導到太赫茲介質圓波導間的能量耦合裝置，其特征在于，準高斯he11模式的電磁信號由能量耦合裝置的輸入端(4)輸入至金屬圓波導(1)內，經介質半球體(2)進行能量耦合后，由介質圓柱(3)將耦合后的電磁信號經能量耦合裝置的輸出端(5)傳輸至太赫茲介質圓波導中。
4.根據權利要求2所述的金屬圓波導到太赫茲介質圓波導間的能量耦合裝置，其特征在于，金屬圓波導(1)的直徑與介質半球體(2)的直徑相等，且與太赫茲介質圓波導纖芯的直徑相等。
5.根據權利要求2所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：邵偉，朱忠博，崔萬照，李升，康博超，王彩霞，金生霄，
申請(專利權)人：西安空間無線電技術研究所，
類型：發明
國別省市：
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