本申請(qǐng)涉及偏振器，尤其涉及一種波導(dǎo)偏振器及其電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、毫米波與太赫茲頻段作為無(wú)線通信與高分辨率成像技術(shù)的關(guān)鍵載體，其發(fā)展受制于傳統(tǒng)波導(dǎo)器件的固有缺陷。傳統(tǒng)模式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)因幾何不連續(xù)性易引發(fā)顯著反射損耗，尤其在太赫茲頻段，微小加工誤差會(huì)進(jìn)一步加劇能量損失?，F(xiàn)有偏振器多依賴諧振原理或?qū)ΨQ波紋設(shè)計(jì)，其工作帶寬狹窄且相位調(diào)控精度有限，難以滿足寬頻帶操作需求。此外，高頻段器件對(duì)加工精度的嚴(yán)苛要求導(dǎo)致傳統(tǒng)多段拼接工藝難以實(shí)現(xiàn)幾何連貫性，而導(dǎo)體損耗與介質(zhì)損耗的疊加效應(yīng)進(jìn)一步限制了功率容量，無(wú)法適配高功率應(yīng)用場(chǎng)景。盡管部分波紋結(jié)構(gòu)方案試圖改善性能，但其對(duì)稱設(shè)計(jì)或單一漸變參數(shù)導(dǎo)致正交分量調(diào)控不足，且輸出旋向固定，靈活性欠缺。

2、針對(duì)上述問(wèn)題，亟需一種結(jié)構(gòu)緊湊、反射損耗低、制造簡(jiǎn)便且支持寬頻帶操作的偏振轉(zhuǎn)換器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)的主要目的在于提供一種波導(dǎo)偏振器及其電子設(shè)備，解決高頻段下傳統(tǒng)偏振器因結(jié)構(gòu)復(fù)雜導(dǎo)致的加工困難、模式純度低及反射損耗的技術(shù)問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N波導(dǎo)偏振器，包括：

3、圓柱波導(dǎo)，具有輸入端口與輸出端口，用于傳輸te21模式電磁波，所述te21模式電磁波包括線極化te21模式電磁波與圓極化te21模式電磁波；

4、波紋漸變主體，設(shè)置在所述波導(dǎo)內(nèi)壁上，所述波紋漸變主體為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，且所述波紋漸變主體的橫截面與輸入端口、輸出端口的橫截面平滑過(guò)渡，所述波紋漸變主體用于將輸入的線極化te21模式電磁波轉(zhuǎn)換成圓極化te21模式電磁波并從輸出端口傳輸，或?qū)⑤斎氲膱A極化te21模式電磁波轉(zhuǎn)換成線極化te21模式電磁波并從輸出端口傳輸。

5、在一實(shí)施例中，所述波紋漸變主體用于將輸入的te21模式電磁波分解兩個(gè)相互正交的第一分量與第二分量；

6、其中，所述第一分量與第二分量之間的傳播常數(shù)差與所述第一分量與第二分量之間的相位差呈正比例關(guān)系。

7、在一實(shí)施例中，波紋漸變主體包括非軸對(duì)稱的四折波紋結(jié)構(gòu)，所述四折波紋結(jié)構(gòu)沿中間往兩端漸變。

8、在一實(shí)施例中，所述四折波紋結(jié)構(gòu)沿中間往兩端連續(xù)/分段漸變，所述四折波紋結(jié)構(gòu)用于連續(xù)/分段地改變圓柱波導(dǎo)的半徑，以改變第一分量與第二分量之間的傳播常數(shù)差。

9、在一實(shí)施例中，所述四折波紋結(jié)構(gòu)的周期、長(zhǎng)度與所述te21模式電磁波匹配設(shè)置，當(dāng)所述線極化te21模式電磁波從輸入端口輸入并沿四折波紋結(jié)構(gòu)傳播時(shí)，所述線極化te21模式電磁波的第一分量與第二分量之間的傳播常數(shù)差隨著所述四折波紋結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度累積，形成相位差為90°的圓極化te21模式電磁波并從輸出端口輸出。

10、在一實(shí)施例中，所述四折波紋結(jié)構(gòu)的周期、長(zhǎng)度與所述te21模式電磁波匹配設(shè)置，當(dāng)所述圓極化te21模式電磁波從輸入端口輸入并沿四折波紋結(jié)構(gòu)傳播時(shí)，所述圓極化te21模式電磁波的第一分量與第二分量之間的傳播常數(shù)差隨著所述四折波紋結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度反向累積，形成相位差為0°的線極化te21模式電磁波并從輸出端口輸出。

11、在一實(shí)施例中，所述圓柱波導(dǎo)的半徑與所述圓柱波導(dǎo)傳輸?shù)碾姶挪ǖ慕刂诡l率呈反比例關(guān)系，所述圓柱波導(dǎo)的半徑滿足以下條件：

12、所述te21模式的電磁波的截止頻率低于預(yù)設(shè)工作頻率；

13、高階于所述te21模式的電磁波的截止頻率高于預(yù)設(shè)工作頻率。

14、在一實(shí)施例中，所述波紋漸變主體包括過(guò)渡段，用于連接所述四折波紋結(jié)構(gòu)與所述圓柱波導(dǎo)的輸入端口和輸出端口，所述過(guò)渡段的截面形狀從所述輸入端口或輸出端口的圓形平滑過(guò)渡至所述四折波紋結(jié)構(gòu)。

15、在一實(shí)施例中，所述波導(dǎo)偏振器采用無(wú)氧銅制作，且內(nèi)部以空氣填充，所述波導(dǎo)偏振器采用線切割的加工方法制造。

16、此外，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)還提出一種電子設(shè)備，包括如上述的波導(dǎo)偏振器。

17、本申請(qǐng)?zhí)岢龅囊粋€(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有以下技術(shù)效果：

18、本發(fā)明由圓柱波導(dǎo)和波紋漸變主體兩部分構(gòu)成，其中，圓柱波導(dǎo)作為核心傳輸通道，兩端分別設(shè)有輸入端口與輸出端口，用于支持te21模式電磁波的傳輸，包括線極化和圓極化兩種狀態(tài)。波紋漸變主體嵌入波導(dǎo)內(nèi)壁，獨(dú)特的波紋漸變主體結(jié)合圓柱波導(dǎo)，可在不引入復(fù)雜幾何突變的前提下，精確調(diào)控正交模式分量間的相位差至90°，實(shí)現(xiàn)te21模式電磁波線極化與圓極化模式的轉(zhuǎn)換。此外波紋漸變主體的橫截面與輸入端口、輸出端口的橫截面平滑過(guò)渡，有效消除界面突變引發(fā)的反射損耗，同時(shí)寬頻帶內(nèi)精準(zhǔn)調(diào)控正交分量的相位延遲，確保穩(wěn)定的圓極化輸出。該結(jié)構(gòu)的模塊化特性使其可擴(kuò)展至高階模式及其他頻段，為毫米波通信、雷達(dá)饋電系統(tǒng)及真空電子器件提供通用化解決方案。

技術(shù)特征：

1.一種波導(dǎo)偏振器，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)偏振器，其特征在于，所述波紋漸變主體用于將輸入的te21模式電磁波分解兩個(gè)相互正交的第一分量與第二分量；

3.如權(quán)利要求2所述的波導(dǎo)偏振器，其特征在于，所述波紋漸變主體包括非軸對(duì)稱的四折波紋結(jié)構(gòu)，所述四折波紋結(jié)構(gòu)沿中間往兩端漸變。

4.如權(quán)利要求3所述的波導(dǎo)偏振器，其特征在于，所述四折波紋結(jié)構(gòu)沿中間往兩端連續(xù)/分段漸變，所述四折波紋結(jié)構(gòu)用于連續(xù)/分段地改變圓柱波導(dǎo)的半徑，以改變第一分量與第二分量之間的傳播常數(shù)差。

5.如權(quán)利要求4所述的波導(dǎo)偏振器，其特征在于，所述四折波紋結(jié)構(gòu)的周期、長(zhǎng)度與所述te21模式電磁波匹配設(shè)置，當(dāng)所述線極化te21模式電磁波從輸入端口輸入并沿四折波紋結(jié)構(gòu)傳播時(shí)，所述線極化te21模式電磁波的第一分量與第二分量之間的傳播常數(shù)差隨著所述四折波紋結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度累積，形成相位差為90°的圓極化te21模式電磁波并從輸出端口輸出。

6.如權(quán)利要求4所述的波導(dǎo)偏振器，其特征在于，所述四折波紋結(jié)構(gòu)的周期、長(zhǎng)度與所述te21模式電磁波匹配設(shè)置，當(dāng)所述圓極化te21模式電磁波從輸入端口輸入并沿四折波紋結(jié)構(gòu)傳播時(shí)，所述圓極化te21模式電磁波的第一分量與第二分量之間的傳播常數(shù)差隨著所述四折波紋結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度反向累積，形成相位差為0°的線極化te21模式電磁波并從輸出端口輸出。

7.如權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)偏振器，其特征在于，所述圓柱波導(dǎo)的半徑與所述圓柱波導(dǎo)傳輸?shù)碾姶挪ǖ慕刂诡l率呈反比例關(guān)系，所述圓柱波導(dǎo)的半徑滿足以下條件：

8.如權(quán)利要求3所述的波導(dǎo)偏振器，其特征在于，所述波紋漸變主體包括過(guò)渡段，用于連接所述四折波紋結(jié)構(gòu)與所述圓柱波導(dǎo)的輸入端口和輸出端口，所述過(guò)渡段的截面形狀從所述輸入端口或輸出端口的圓形平滑過(guò)渡至所述四折波紋結(jié)構(gòu)。

9.如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的波導(dǎo)偏振器，其特征在于，所述波導(dǎo)偏振器采用無(wú)氧銅制作，且內(nèi)部以空氣填充，所述波導(dǎo)偏振器采用線切割的加工方法制造。

10.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的波導(dǎo)偏振器。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開(kāi)了一種波導(dǎo)偏振器及其電子設(shè)備，涉及偏振器技術(shù)領(lǐng)域，包括：圓柱波導(dǎo)及其內(nèi)壁的波紋漸變主體。本申請(qǐng)獨(dú)特的波紋漸變主體結(jié)合圓柱波導(dǎo)，可在不引入復(fù)雜幾何突變的前提下，精確調(diào)控正交模式分量間的相位差至90°，實(shí)現(xiàn)TE<subgt;21</subgt;模式電磁波線極化與圓極化模式的轉(zhuǎn)換。此外波紋漸變主體的橫截面與輸入端口、輸出端口的橫截面平滑過(guò)渡，有效消除界面突變引發(fā)的反射損耗，同時(shí)寬頻帶內(nèi)精準(zhǔn)調(diào)控正交分量的相位延遲，確保穩(wěn)定的圓極化輸出。該結(jié)構(gòu)的模塊化特性使其可擴(kuò)展至高階模式及其他頻段，為毫米波通信、雷達(dá)饋電系統(tǒng)及真空電子器件提供通用化解決方案。

技術(shù)研發(fā)人員：高俊強(qiáng),何文龍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/6/26